tag:theconversation.com,2011:/africa/topics/nappes-phreatiques-65780/articlesnappes phréatiques – The Conversation2023-11-26T15:36:24Ztag:theconversation.com,2011:article/2141652023-11-26T15:36:24Z2023-11-26T15:36:24ZLes rivières intermittentes, des écosystèmes encore trop souvent méconnus et négligés<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/550896/original/file-20230928-27-88889f.JPG?ixlib=rb-1.1.0&rect=258%2C17%2C3288%2C2138&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Moutons dans un segment en cessation d’écoulement dans le Barranc del Carraixet, Espagne.</span> <span class="attribution"><span class="source">Nuria Cid</span>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span></figcaption></figure><p>550 000km, c’est la longueur totale des cours d’eau en France. Rus, rivières, <a href="https://theconversation.com/fleuves-francais-est-il-possible-de-retrouver-un-bon-etat-ecologique-169043">fleuves</a> : l’immense majorité de la population <a href="https://theconversation.com/des-rivieres-et-des-riverains-les-emotions-comme-approche-de-la-preservation-de-leau-179210">vit à proximité d’un cours d’eau</a>. Nous sommes nombreux à avoir été témoins d’une forte crue ou de l’assèchement soudain du cours d’eau auprès duquel nous jouions enfant.</p>
<p>Une partie de nos rivières sont d’ailleurs dites « intermittentes » : de manière récurrente, elles cessent de s’écouler ou s’assèchent complètement. C’est un phénomène naturel, tous les cours d’eau possèdent des segments intermittents : à l’échelle mondiale, ils sont même plus importants que les segments qui coulent toute l’année ; à l’échelle française ils représentent <a href="https://hess.copernicus.org/articles/17/2685/2013/hess-17-2685-2013.html">environ un tiers de l’ensemble des cours d’eau du pays</a>.</p>
<p>La biodiversité et les processus écosystémiques des cours d’eau intermittents sont régis par les cycles répétés de phases d’écoulement, de non-écoulement et d’assèchement. À leur tour, ces phases influencent la dynamique écologique de tout le cours d’eau, y compris des écosystèmes aquatiques pérennes connectés en surface, dans le milieu souterrain (nappes phréatiques) et ce jusqu’aux estuaires et zones littorales.</p>
<p>Liée au climat, à la géologie ou aux échanges avec la nappe, cette intermittence n’est donc pas négative pour la biodiversité. Mais le <a href="https://theconversation.com/dans-le-jura-le-rechauffement-climatique-aggrave-la-pollution-des-eaux-par-les-nitrates-206785">changement climatique</a> vient introduire des perturbations qui elles, peuvent avoir des effets néfastes. C’est ce que nous montrons dans des travaux publiés dans <a href="https://www.nature.com/articles/s43017-023-00495-w"><em>Nature Reviews Earth & Environment</em></a>.</p>
<h2>Des espèces qui s’adaptent</h2>
<p>Tant qu’elle est naturelle, l’intermittence n’est pas nécessairement néfaste pour la biodiversité. Beaucoup d’espèces animales et végétales ont développé des adaptations à la « dessiccation », c’est-à-dire au fait de se dessécher. C’est le cas par exemple de <a href="https://experts.arizona.edu/en/publications/resistance-resilience-and-community-recovery-in-intermittent-rive">certains insectes trichoptères et plécoptères</a>.</p>
<p>Sous certains climats, des crustacés comme certaines écrevisses, des copépodes ou des ostracodes, peuvent également survivre hors de l’eau pendant des semaines voire des années, <a href="https://experts.arizona.edu/en/publications/resistance-resilience-and-community-recovery-in-intermittent-rive">sous des formes de résistance</a> – œufs, larves ou adultes en dormance. Certains poissons peuvent même respirer de l’air <a href="https://experts.arizona.edu/en/publications/resistance-resilience-and-community-recovery-in-intermittent-rive">durant les périodes d’assec en Afrique</a>, en Australie ou en Amérique du Sud.</p>
<p>Certains organismes sont par ailleurs capables de recoloniser très vite les segments asséchés une fois l’eau revenue, que ce soit à partir de segments pérennes, de la zone saturée en eau sous le lit des cours d’eau ou de refuges aquatiques dans le bassin versant.</p>
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<p>D’autres espèces profitent de cet assèchement et donc de l’absence fréquente de prédateurs pour se développer dans ces segments. C’est le cas d’espèces de saumons au Canada mais aussi du crapaud sonneur à ventre jaune (<em>Bombina variegata</em>) en Europe.</p>
<p>Cette intermittence est également un frein naturel à la propagation d’<a href="https://theconversation.com/fr/topics/especes-invasives-29442">espèces invasives</a>. Elle génère une forte diversité régionale, en réajustant constamment les <a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/fwb.13611">successions écologiques</a>.</p>
<p>Des organismes terrestres profitent enfin aussi largement des assèchements, que ce soit pour se nourrir de matière organique aquatique morte, occuper les lits de cours d’eau asséchés <a href="https://www.researchgate.net/publication/370133726_Intermittent_rivers_and_ephemeral_streams_are_pivotal_corridors_for_aquatic_and_terrestrial_animals">ou les utiliser pour se déplacer</a>.</p>
<h2>La faune prise de court</h2>
<p>Les transformations globales viennent malheureusement perturber ces cycles naturels dans nos rivières. Le changement climatique, marqué par de longues périodes sans pluie et des températures de plus en plus élevées, modifie la dynamique d’assèchement des cours d’eau. Certains s’assèchent plus, d’autres moins, et de nombreux segments historiquement pérennes deviennent intermittents.</p>
<p>Ces changements brutaux affectent fortement la biodiversité. Certaines espèces qui se réfugiaient dans ces cours d’eau sont menacées, soit par un assèchement plus précoce qui les empêche de rejoindre leur lieu de frayage ou perturbe leur cycle de vie. Par exemple, l’arrivée précoce d’assecs – périodes sans eau – peut mettre en péril les stratégies sélectionnées par l’évolution, comme le fait pour les larves des trichoptères du groupe <em>Stenophilax</em> sp. d’émerger sous forme d’adultes au printemps pour aller se réfugier dans des grottes ou troncs d’arbres durant l’assèchement estival.</p>
<p>Les refuges sont aussi parfois tellement dégradés durant les canicules et périodes de sécheresse qu’ils ne jouent plus leur rôle et menacent la dynamique biologique de ces cours d’eau.</p>
<h2>Des pans de l’économie menacés</h2>
<p>De plus en plus de rivières historiquement pérennes deviennent par ailleurs intermittentes du fait des prélèvements excessifs dans les nappes et les rivières.</p>
<p>Les trajectoires biologiques de ces « nouveaux » écosystèmes sont encore très méconnues mais représentent une sérieuse menace pour la riche diversité des cours d’eau et les <a href="https://academic.oup.com/bioscience/article-abstract/73/1/9/6835545?redirectedFrom=fulltext">nombreux services qu’ils rendent</a> aux sociétés.</p>
<p>Une intermittence imprévue, associée à une baisse drastique du débit, peut ainsi affecter les loisirs nautiques sur certaines rivières : en 2022, l’absence de pluie a par exemple provoqué une chute du débit et un assèchement extrême de la Drôme et donc empêché les descentes en canoë. L’irrigation et par extension la production agricole sont également touchées, avec un impact économique majeur sur tout un secteur. Même constat pour la pêche, qu’elle soit professionnelle ou non.</p>
<h2>Une bombe à retardement environnementale</h2>
<p>Ces zones asséchées sont aussi beaucoup plus actives biogéochimiquement que l’on ne le soupçonnait. Ce sont notamment des lieux d’accumulation de matières organiques terrestres qui, une fois remises en eau, peuvent produire des pulses de CO<sub>2</sub>, c’est-à-dire des émissions brutales et ponctuelles dans l’atmosphère <a href="https://www.nature.com/articles/s41561-018-0134-4">dans l’atmosphère</a>, ainsi que des flux d’eau très peu oxygénée et chargée d’éventuels contaminants vers l’aval, avec des effets dévastateurs pour l’environnement, mais également pour la santé humaine.</p>
<p>Il apparaît donc nécessaire que l’intermittence des cours d’eau soit prise en compte dans la gestion des milieux aquatiques. Considérer cela comme un épisode occasionnel, sans importance, peut avoir de graves conséquences sur la biodiversité des eaux douces, leur intégrité écologique et les populations vivant à proximité.</p>
<h2>Des milieux trop négligés</h2>
<p>Malheureusement, ces écosystèmes souffrent <a href="https://www.researchgate.net/publication/365292418_It%E2%80%99s_dry_it_has_fewer_charms_Do_perceptions_and_values_of_intermittent_rivers_interact_with_their_management">d’une perception très négative</a> chez les gestionnaires et le public, parce qu’ils sont méconnus, complexes et jusqu’à récemment, peu étudiés. Les segments asséchés sont souvent utilisés comme décharges, réceptacles de rejets d’eaux usées, de circuit de 4x4 et quads, ou encore comme sources de granulats.</p>
<p>Du point de vue de leur gestion, cela freine la mise en place de politiques publiques dédiées à la protection des milieux aquatiques. Ils ne sont pas suivis hydrologiquement, malgré des évolutions positives comme le <a href="https://onde.eaufrance.fr/">réseau national ONDE</a>, et <a href="https://hal.inrae.fr/hal-02600226">sont oubliés des suivis de l’état écologique</a> dans le cadre de la Directive cadrée européenne. En France, les efforts pour conserver ou restaurer ces milieux demeurent extrêmement rares.</p>
<p>Sur le plan législatif, plusieurs tentatives ont même lieu pour les exclure de la police de l’eau, que ce soit <a href="https://www.researchgate.net/publication/365292418_It%E2%80%99s_dry_it_has_fewer_charms_Do_perceptions_and_values_of_intermittent_rivers_interact_with_their_management">aux Etats-Unis</a> <a href="https://www.zabr.assograie.org/les-cours-deau-intermittents-en-danger/">ou en France</a>.</p>
<p>Pourtant, ces segments qui font partie intégrante des réseaux hydrographiques sont connectés aux segments pérennes, mais aussi aux eaux souterraines, zones humides adjacentes, estuaires et milieux côtiers, au moins durant les phases en écoulement : les négliger met en péril l’ensemble des écosystèmes aquatiques d’eau douce.</p>
<h2>Une app pour signaler les rivières asséchées</h2>
<p>Afin de mieux comprendre ces rivières, l’Inrae et ses partenaires ont développé une application de sciences participatives open-source dans le cadre d’un projet de recherche européen : <a href="https://www.dryver.eu/app">DryRivers</a>.</p>
<p>Cette application permet à n’importe quel citoyen de signaler un assèchement d’un cours d’eau. Les données ainsi recueillies sont disponibles sur le site Internet du projet. Leur analyse nous a déjà aidés à <a href="https://academic.oup.com/bioscience/article/73/7/513/7223627">mieux cartographier ces rivières</a> au niveau européen, de calibrer et valider des modèles hydrologiques indispensables à la compréhension et à la gestion des cours d’eau, non seulement aujourd’hui mais aussi dans le futur.</p>
<p>Ces observations contribuent enfin à sensibiliser le public à la prévalence de ces écosystèmes dans le paysage, tout en alertant sur les effets du réchauffement climatique sur nos cours d’eau.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=292&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=292&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=292&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=367&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=367&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/487264/original/file-20220929-18-btga69.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=367&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Science et Société se nourrissent mutuellement et gagnent à converser. La recherche peut s’appuyer sur la participation des citoyens, améliorer leur quotidien ou bien encore éclairer la décision publique. C’est ce que montrent les articles publiés dans notre série « Science et société, un nouveau dialogue », publiée avec le soutien du <a href="https://www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/fr">ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/214165/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Thibault Datry ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Si beaucoup d’espèces sont adaptées à l’intermittence naturelle des cours d’eau, le changement climatique perturbe cet équilibre en amplifiant les périodes de sécheresse et les crues.Thibault Datry, Directeur de Recherche, InraeLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2117012023-08-23T20:52:06Z2023-08-23T20:52:06ZVoir l’eau invisible, ou comment suivre le remplissage des nappes phréatiques<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/544227/original/file-20230823-15-xq5210.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=136%2C11%2C2273%2C1403&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">L'eau souterraine représente 98 % de l’eau douce liquide sur Terre.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.unwater.org/sites/default/files/app/uploads/2022/03/WWD2022-High-Level-Panel-programme_FINAL.pdf">UN Water</a>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span></figcaption></figure><p>Après la sécheresse de l’été 2022 et un été 2023 contrasté, la France connaît cet automne une météo assez arrosée et <a href="https://www.ouest-france.fr/meteo/inondation/inondations-le-pas-de-calais-maintenu-en-vigilance-orange-crues-1e325e12-88fd-11ee-a1c0-8cef14bedf93">marquée par des inondations importantes dans nord du pays</a>. Ceci illustre bien l’hétérogénéité spatiale des phénomènes météorologiques, aggravée par le changement climatique. Dans ces conditions, on comprend que les nappes phréatiques, nos principaux réservoirs d’eau douce, puissent se remplir (et se vider) de façon très variable sur le territoire.</p>
<p>L’eau douce accessible aux plantes, aux animaux et aux sociétés humaines ne correspond qu’à 1 % du total de l’eau sur Terre… et plus de 98 % de cette eau douce liquide est stockée dans le sol (les premiers mètres de terre meuble sous la surface) et le sous-sol (les formations rocheuses sous ce sol) de notre planète.</p>
<p>Ainsi, l’eau souterraine est une eau invisible, qui se trouve dans les espaces entre les grains du sol et des roches, dans les pores, les fissures ou les fractures des roches. On est bien <a href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/USGS_WaterCycle_English_ONLINE_20221013.png">loin de l’image du « lac souterrain »</a> qu’évoquent souvent à tort les termes de « nappe phréatique ». Ces aquifères peuvent être continus ou discontinus (séparés par des roches imperméables) : un élément crucial pour comprendre les flux d’eaux souterraines.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="schéma de l’eau dans le sous-sol" src="https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=317&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=317&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=317&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=398&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=398&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/543739/original/file-20230821-27-2r2jvn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=398&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Schéma de la distribution de l’eau dans le sous-sol (roches aquifères poreuses ou fracturées) et des méthodes géophysiques utilisées pour en suivre la dynamique.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://hess.copernicus.org/articles/27/255/2023/">Damien Jougnot, modifié à partir de Hermans et coll., 2023, HESS</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ces eaux souterraines jouent un rôle essentiel pour la société en tant que source principale d’eau potable, ou pour les écosystèmes en fournissant un débit de base aux rivières et une réserve pour la croissance des plantes. C’est pourquoi, depuis quelques années, <a href="https://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2023/04/13/secheresse-pourquoi-l-etat-des-sols-et-des-nappes-phreatiques-inquiete-encore_6169431_4355770.html">nous nous inquiétons tant du « niveau des nappes » et de l’« humidité des sols »</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/nappes-phreatiques-pourquoi-leur-niveau-baisse-t-il-209173">Nappes phréatiques : pourquoi leur niveau baisse-t-il ?</a>
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<p>Alors, comment mesurer et surveiller cette eau invisible dont nous dépendons tant ?</p>
<p>Une des solutions nous vient de la géophysique, qui permet d’imager l’eau sous la surface du sol. Les méthodes d’imagerie du sous-sol permettent d’avoir l’équivalent d’une photographie en 3D. Mais les recherches actuelles visent à sortir de cette vision statique pour aller vers une vision dynamique des eaux souterraines et de leurs propriétés : on va donc répéter les mesures dans le temps au même endroit, afin d’avoir accès à l’équivalent d’un film de ce qui se passe sous nos pieds. On parle alors d’une <a href="https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/vers-une-hydrogeologie-4d">imagerie 4D de l’eau souterraine : trois dimensions d’espace et une dimension de temps</a>.</p>
<h2>Comment voir l’eau dans le sous-sol ?</h2>
<p>L’imagerie géophysique peut être comprise par analogie avec l’imagerie médicale qui nous est plus familière. Car les lois physiques qui nous permettent de mesurer et de suivre l’état de santé du patient sont les mêmes que celles que nous utilisons au chevet de notre Terre qui se réchauffe et de nos sols qui s’assèchent, et nos méthodes de mesures sont très similaires.</p>
<p>Nous troquons par exemple le stéthoscope du médecin pour des « géophones », qui permettent d’écouter la Terre (en enregistrant les vibrations qui se propagent à cause de chocs ou de tremblements de terre) et l’échographie, qui permet de visualiser les organes internes (les changements de densité) devient la « tomographie sismique », qui permet de distinguer les interfaces entre milieux de propriétés différentes.</p>
<p>À l’origine et pendant plusieurs décennies, les méthodes d’imagerie géophysique ont été développées par les compagnies minières ou pétrolières qui voulaient savoir où creuser pour déterrer un maximum de ressources (creuser coûte cher, <a href="https://www.planete-energies.com/fr/media/article/difficile-decision-lancer-forage">3 à 4 millions d’euros pour un forage pétrolier sur terre et jusqu’à 100 millions d’euros en mer</a>). Ainsi, d’énormes moyens de recherche ont été mis en place pour « voir » à travers la terre.</p>
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<p>Depuis la fin des années 1990, ces méthodes sont mises au service des sciences de la Terre et de l’environnement à travers un foisonnement de sous-disciplines ayant chacune leur spécialité : de l’étude de l’eau dans le sous-sol (<em>hydrogéophysique</em>) à la l’étude de l’activité biologique dans les sols (<em>biogéophysique</em>), en passant par celles des terres agricoles (<em>agrogéophysique</em>) ou des milieux gelés (<em>cryogéophysique</em>).</p>
<p>Puisque la terre n’est pas transparente à la lumière, nous l’auscultons en mesurant d’autres propriétés physiques.</p>
<h2>L’imagerie électrique : exploiter le fait que l’eau conduit bien l’électricité</h2>
<p>Parmi les méthodes les plus utilisées, l’<a href="https://gw-project.org/books/electrical-imaging-for-hydrogeology/">imagerie électrique est particulièrement développée car elle peut être mise en œuvre rapidement et est très sensible à la présence d’eau</a>. Il s’agit d’injecter un courant électrique dans le sol à l’aide d’électrodes plantées à sa surface pour voir s’il laisse facilement passer le courant. L’eau étant un très bon conducteur électrique (c’est pour ça qu’il est fortement déconseillé d’utiliser des objets électriques en prenant son bain), plus le sol contient d’eau, plus le courant passe facilement, on dit alors que le sol est conducteur d’électricité.</p>
<p>Grâce aux connaissances accumulées sur les modèles de conduction électrique et aux expérimentations en laboratoire, il devient même possible aujourd’hui de dire combien d’eau est stockée dans le sol à partir de cette mesure de conductivité électrique, par exemple <a href="https://soil.copernicus.org/articles/6/95/2020/">pour suivre l’eau disponible pour des vignes</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/a-la-recherche-dune-riviere-disparue-196828">À la recherche d’une rivière disparue</a>
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<p>En injectant un courant électrique et en mesurant la conductivité du sol à de nombreux endroits (on peut réaliser plusieurs milliers de mesures en quelques dizaines de minutes), on peut « scanner » une zone et reconstruire une image en 3D du sous-sol à l’aide d’algorithmes mathématiques (processus d’inversion). Pour un exemple simplifié de la mesure en 2D, voir la vidéo ci-dessous :</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/h0fnnpU5Pf8?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Principe de fonctionnement de l’imagerie électrique du sous-sol. Le courant est injecté successivement dans différentes paires d’électrodes à la surface du sol (A et B) tandis que le potentiel résultant est mesuré entre d’autres paires d’électrodes (M et N). Ceci permet de « scanner » le sol avec différentes sensibilités (à gauche) et d’obtenir une pseudosection de conductivité électrique apparente en profondeur (à droite). Source : Florian Wagner.</span></figcaption>
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<p>Cette image 3D peut ensuite être interprétée pour savoir où se situe l’eau dans le sol et en quelle quantité, car l’eau du sol n’est pas répartie de manière homogène que ce soit latéralement ou en profondeur. La répétition de cette mesure amène la vision dynamique 4D, c’est-à-dire résolue dans le temps.</p>
<h2>Choisir la méthode adaptée à l’échelle et à la résolution de ce qu’on cherche</h2>
<p>L’imagerie du sous-sol peut se faire avec toute une gamme de méthodes géophysiques complémentaires qui dépendent de la profondeur de ce que l’on cherche, de la résolution de l’image qu’on souhaite obtenir, de la nature du terrain et de son accessibilité.</p>
<p>Par exemple, pour couvrir de grandes étendues tout en regardant en profondeur (des centaines de kilomètres carrés), on peut utiliser la géophysique aéroportée : on émet un champ électromagnétique à partir d’une bobine portée par un hélicoptère et on mesure le champ électromagnétique émis en réponse par le sous-sol. Ceci permet d’obtenir la distribution de conductivité électrique dans le sous-sol jusqu’à 400 mètres de profondeur selon les conditions.</p>
<p>Ainsi, les chercheurs ont pu <a href="https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/leau-des-volcans-vue-du-ciel">imager la distribution de l’eau sur l’ensemble de l’île de la Réunion</a> et proposer des modèles de fonctionnement du cycle des eaux souterraines pour mieux comprendre par où passe l’eau utilisée dans les villes côtières.</p>
<p>À l’échelle de quelques mètres, on peut aussi suivre la vitesse de propagation des <a href="https://theses.hal.science/tel-01127635/document">différents types d’ondes sismiques</a> pour <a href="https://www.critex.fr/instruments/wp6-explorer-sous-la-surface/tache-6-1-methodes-sismiques/?lang=fr">détecter la profondeur de la nappe phréatique</a>.</p>
<p>Il y a un grand intérêt à coupler les méthodes pour bénéficier de leurs complémentarités : par exemple, les mesures de vitesses sismiques et de conductivités électriques ont permis de <a href="https://www.mdpi.com/2073-4441/12/5/1230">suivre l’infiltration de l’eau dans le sol à Ploemeur, en Bretagne</a>.</p>
<p>Plus étonnant, nous travaillons avec des physiciens des particules pour développer une technique d’imagerie de la distribution de l’eau dans le sous-sol. Des instruments dédiés permettent de détecter des particules subatomiques, des muons dans notre cas, <a href="https://indico.in2p3.fr/event/10052/contributions/279/attachments/273/462/presentation_L3_16042014.pdf">depuis des tunnels comme le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit</a> ou dans des <a href="https://www.lemonde.fr/sciences/article/2021/06/14/au-chevet-des-volcans-les-chercheurs-developpent-des-techniques-d-investigation-etonnantes_6084125_1650684.html">édifices volcaniques</a>.</p>
<h2>Cartographier l’eau souterraine pour gérer les ressources de notre planète</h2>
<p>Cette possibilité de « voir » à travers le sol pour caractériser les réservoirs d’eau souterraine tout en prenant en compte leur hétérogénéité spatiale et leur évolution temporelle fait partie des chantiers actuels de la recherche scientifique en sciences de la Terre.</p>
<p>Les développements actuels s’appuient tout particulièrement sur les <a href="https://www.ozcar-ri.org/fr/accueil/">Observatoires de la Zone Critique</a>, qui visent à mieux imager cette ressource en eau invisible dans des systèmes naturels et naturellement complexes et à <a href="https://www.ozcar-ri.org/fr/wp2-interface-modeles-donnees/">intégrer des données géophysiques aux outils de modélisation et de gestion de l’eau souterraine</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/comment-je-suis-entre-en-zone-critique-avec-le-philosophe-bruno-latour-196322">Comment je suis entré « en zone critique » avec le philosophe Bruno Latour</a>
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<p>Ces développements sont nécessaires pour que l’on puisse utiliser les avancées scientifiques en collaboration avec les agences de l’eau et les collectivités territoriales. Cette gestion durable des eaux douces, si nécessaire à la consommation humaine et aux écosystèmes qui nous entourent, est tout particulièrement critique dans le contexte du changement climatique actuel.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/211701/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Le consortium ENIGMA, dont Damien Jougnot était coordinateur adjoint, a reçu des financements du fond européen Marie Sklodowska-Curie Actions pour le projet de formation doctoral ENIGMA ITN (MSCA Grant Agreement n°722028).</span></em></p>Une nappe phréatique, ce n’est pas un lac souterrain. Pour mieux les comprendre et les gérer, les scientifiques tentent de les visualiser en 4D : dans l’espace, mais aussi dans le temps.Damien Jougnot, Directeur de Recherche CNRS, Sorbonne UniversitéLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2091732023-08-08T17:03:57Z2023-08-08T17:03:57ZNappes phréatiques : pourquoi leur niveau baisse-t-il ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/541524/original/file-20230807-2559-dmmn8i.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C4928%2C3253&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">jouni rajala AIko FhE unsplash</span> </figcaption></figure><p>Le niveau des <a href="https://theconversation.com/fr/topics/nappes-phreatiques-65780">nappes phréatiques</a> est un problème récurrent depuis quelques années en France où l’on constate une baisse notable des niveaux par rapport à la moyenne des relevés des dernières décennies. En juillet 2023, <a href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/communique-presse/nappes-eau-souterraine-au-1er-juillet-2023">75 % des nappes phréatiques françaises sont à un niveau inférieur à la normale</a> à cette époque de l’année. Cela est dû en partie à des pluies hivernales très faibles qui n’ont pas permis une recharge suffisante permettant de soutenir les nappes au cours de leur vidange pendant la saison sèche.</p>
<p>Un aquifère phréatique ou libre est un réservoir rocheux perméable affleurant en surface dont une partie est remplie d’eau appelée communément la nappe ou zone saturée. Cette dernière repose sur une autre formation géologique, qui elle est imperméable, ce que l’on appelle le mur de l’aquifère. Ce dernier est alimenté directement par la pluie qui s’infiltre verticalement dans le sol.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=296&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=296&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=296&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/540817/original/file-20230802-17-72ivk4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Schéma de l’organisation d’un aquifère.</span>
<span class="attribution"><span class="source">COBAHMA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Les nappes d’eau douce constituent une <a href="https://planeteviable.org/repartition-eau-sur-terre/">ressource en eau importante</a> :</p>
<ul>
<li><p>En quantité, elles représentent 30 % du total des eaux douces sur la terre, les glaciers et neiges 69,6 % et les eaux de surface, rivières, lacs et zones humides seulement 0,34 %.</p></li>
<li><p>En répartition, même dans la plupart des zones semi-arides et arides où il y a peu ou pas d’écoulement de surface, on pourra en général trouver de l’eau souterraine dans les premiers 200 m de profondeur.</p></li>
<li><p>En qualité, puisqu’elles sont davantage protégées des contaminations que les eaux de surface.</p></li>
</ul>
<p>Les quantités d’eaux stockées peuvent être très importantes, non pas par le volume qu’elles occupent mais par la taille et l’épaisseur de la plupart des aquifères qui peuvent s’étendre sur des centaines voire des milliers de km<sup>2</sup> et qui peuvent avoir des épaisseurs de plusieurs centaines de mètres. C’est le cas des aquifères que l’on trouve dans les grands bassins sédimentaires parisien et aquitain, dont l’<a href="https://sigessn.brgm.fr/spip.php?article305">aquifère de la craie</a> dans le bassin parisien étendu sur environ 110 000 km<sup>2</sup> et qui affleure en Normandie et en Champagne.</p>
<h2>Comment l’eau circule-t-elle dans les aquifères ?</h2>
<p>Pour que l’eau circule dans le réservoir, il faut qu’il y ait des vides interconnectés, les aquifères les plus nombreux sont à porosité primaire, c’est-à-dire que la circulation se fait à travers les vides autour des grains de la roche. C’est le cas des formations géologiques sédimentaires par exemple les terrasses alluviales des fleuves.</p>
<p>La seconde catégorie d’aquifère recouvre ceux à porosité secondaire, en général ils ont une capacité de stockage de l’eau plus faible. Dans ce cas l’eau circule dans des fissures et fractures connectées dans une roche compacte. Ces fractures peuvent être dues à des phénomènes tectoniques par exemple.</p>
<p>La texture et la structure de la roche vont définir la quantité moyenne d’eau dans le réservoir et les conditions de circulation de cette eau. Ces paramètres vont dépendre principalement de la taille des pores ou des fissures, que cela soit dans le mouvement vertical c’est-à-dire l’infiltration de la pluie de la surface jusqu’à la nappe puis latérale dans la nappe. C’est un processus lent et les ressources en eau accumulées dans l’aquifère sont le résultat de dizaines, centaines, voire milliers d’années de fonctionnement.</p>
<p>Un aquifère phréatique à l’état naturel dans des conditions climatiques stables est en équilibre c’est-à-dire que ce qu’il reçoit en entrée : la pluie, ce que l’on appelle la recharge, il le restitue particulièrement sous forme d’eau de rivière tout le long de l’année.</p>
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<p>Ainsi, grâce aux aquifères les écosystèmes des rivières peuvent continuer à vivre sans être trop perturbés. Ce cycle annuel se matérialise dans l’aquifère par une petite variation du niveau d’eau de quelques cm à plusieurs mètres entre la fin de la saison des pluies (hautes eaux) et la fin de la saison sèche (basses eaux), c’est ce fonctionnement retardé qui permet d’avoir un écoulement dans les petites et moyennes rivières pendant les mois d’été en France.</p>
<p>Quand on parle de baisse de niveau anormale d’une nappe phréatique, cela veut dire que la part d’eau qui sort de l’aquifère est plus importante que la part qui rentre, c’est-à-dire que le stock d’eau à l’équilibre que constitue la réserve de plusieurs dizaines ou centaines d’années se réduit.</p>
<p>Quelles en sont les causes ? Contrairement à ce que l’on peut penser, ce n’est pas parce que l’on a une année peu pluvieuse que l’on va enregistrer des baisses importantes. L’aquifère est un système avec une grande inertie due à son stockage d’eau sur de nombreuses années et il faudrait beaucoup de sécheresses consécutives pour qu’il ressente ces effets et commence à amorcer une baisse de niveau inférieur à son niveau d’équilibre. Cependant l’exploitation souvent intensive de l’aquifère est un facteur aggravant qui peut accélérer les effets d’un déficit annuel de l’eau.</p>
<h2>Seuls 10 % de la pluie qui tombe alimente les nappes</h2>
<p>Cependant la quantité de la recharge d’un aquifère est plus complexe qu’une simple relation avec des années plus ou moins sèches ou humides. En premier lieu seule une petite partie de la pluie va alimenter l’aquifère. C’est ce que l’on appelle la pluie efficace, qui correspond en général à un maximum de 10 ou 15 % du total de la pluie.</p>
<blockquote>
<p>Si l’on regarde le bilan hydrologique, la pluie va se répartir suivant les termes :</p>
<p>– P= R+E+RU+G</p>
<p>– P=pluie, E= évaporation et transpiration des plantes, R=écoulement de surface, RU=réserve utile du sol, G= l’eau qui va à l’aquifère.</p>
</blockquote>
<p>Les deux termes les plus importants qui vont influer sur G sont l’évapotranspiration (évaporation directe de l’eau et respiration des plantes) et la réserve utile du sol. Ce dernier représente la capacité du sol à retenir l’eau, soit le taux d’humidité maximum du sol et c’est seulement quand il est dépassé que l’eau va pouvoir circuler dans le sol et atteindre la nappe. Pour l’évapotranspiration, plus il fera chaud plus l’eau de la pluie pourra s’évaporer dans les premiers cm du sol, et plus la végétation sera en période de croissance plus elle pompera de l’eau par ses racines dans les premiers mètres du sol.</p>
<p>De ce constat on voit bien que ce n’est pas obligatoirement la quantité totale de pluie dans l’année qui conduit à un déficit de la recharge mais une mauvaise répartition temporelle des pluies limitant une recharge efficace. En effet en France, les pluies se concentrent entre septembre et mars dans des conditions où il fait plus froid et où la végétation est en repos, ce qui limite l’évapotranspiration et permet de conserver une bonne humidité dans le sol et favorisant ainsi une bonne infiltration, d’autant plus que les pluies sont continues et peu intenses, privilégiant l’infiltration par rapport au ruissellement de surface qui lui rejoint la rivière puis s’écoule vers la mer. Un manque de pluie durant l’automne et l’hiver réduira la recharge même si avril, mai et juin montrent un excès de pluie par rapport à la normale.</p>
<p>Quelles sont donc les solutions pour tenter de remédier à cette baisse qui pourrait s’amplifier avec le changement climatique, matérialisée soit par une baisse des pluies, un déphasage des pluies dans le temps ou soit par des pluies dont l’intensité augmentera.</p>
<p>La plus simple mais qui ne peut être qu’à titre exceptionnel : restreindre l’utilisation de l’eau de la nappe. C’est ce que l’on fait en France en réduisant l’usage de l’eau aux particuliers ou aux agriculteurs certains étés.</p>
<p>Dans les pays semi-arides comme la Tunisie, l'une des solution est de <a href="https://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-61821-FR.pdf">stocker dans des barrages</a> les eaux de surface récoltées pendant la saison des pluies dans la partie nord du pays, plus humide. Une partie est transférée dans la région au sud plus sèche qui sera utilisée pour recharger certaines nappes par épandage de l’eau dans des zones favorables à l’infiltration.</p>
<p>Pour terminer, la baisse du niveau des nappes ne concerne pas que les nappes phréatiques. Un second type de nappe dite captive représente les réservoirs géologiques emprisonnés entre deux couches imperméables et qui sont alimentés par un ou plusieurs petits affleurements qui restent de petites zones par rapport à la taille du réservoir. C’est par exemple le cas des formations géologiques qui ont été plissées par des mouvements tectoniques. Dans ce cas de figure en dehors des zones d’affleurement qui sont les zones de recharge, les vitesses de circulation dans l’aquifère sont très faibles et le renouvellement assuré seulement par le flux latéral. Exploiter ce type d’aquifère conduit toujours à une réduction globale du volume d’eau dans le réservoir car le renouvellement de l’eau extraite va prendre des centaines voire des milliers d’années (eaux dites fossiles) car la recharge reste très limitée et peut être très éloignée du forage d’exploitation.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/209173/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Jean-Denis Taupin a reçu dans le cadre de ses activités de recherche sur les aquifères des financements de son institut public de recherche (IRD-Institut de Recherche pour le Développement) ou sur des appels d'offres concernant cette thématique</span></em></p>Le niveau des nappes phréatiques en France est en baisse. Leur dynamique de remplissage est longue et complexe. Quelles solutions peuvent être mises en place ?Jean-Denis Taupin, Responsable Laboratoire des isotopes stables de l’eau, Institut de recherche pour le développement (IRD)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2104222023-08-03T21:33:51Z2023-08-03T21:33:51ZCes pays qui recyclent les eaux usées en eau potable<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/539339/original/file-20230725-19-ye3sg5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C5780%2C3850&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">
</span> <span class="attribution"><span class="source">Shutterstock</span></span></figcaption></figure><p>Les <a href="https://www.theguardian.com/environment/2014/aug/07/california-drought-orange-county-toilet-to-tap-water">anglophones</a> aiment appeler cette eau de la « toilet-to-tap water ». Mot à mot : de l’eau passant de la cuvette de vos toilettes à votre robinet. Une expression peu engageante, qui passe sous silence les nombreux procédés chimiques, physiques et biologiques permettant de recycler des eaux usées en eau potable d’excellente qualité.</p>
<p>Si cette idée peut encore faire grimacer beaucoup, elle devient pourtant une piste sérieuse de réflexion pour de plus en plus de pays ou de municipalités à travers le globe qui s’inquiètent, à raison, de l’<a href="https://theconversation.com/secheresse-2022-un-manque-de-pluies-presque-ordinaire-aux-effets-exceptionnels-191323">amenuisement des ressources en eau</a> douce. La mégapole de <a href="https://timesofindia.indiatimes.com/city/bengaluru/bangalore-water-supply-and-sewerage-boards-aim-treat-100-wastewater-by-2025-for-reuse/articleshow/94275309.cms">Bangalore</a>, en Inde, planche ainsi sur un tel recyclage des eaux usées, tout comme <a href="https://www.cnbc.com/2022/08/19/direct-potable-reuse-why-drinking-water-could-include-recycled-sewage.html">Los Angeles</a>. </p>
<p>Aux États-Unis, les villes texanes de <a href="https://ikehata.wp.txstate.edu/2019/10/31/crmwd-big-spring-raw-water-production-facility/">Big Springs</a> et <a href="https://www.newschannel6now.com/2023/01/24/city-wichita-falls-water-program-hits-milestone/">Wichita Falls</a> pratiquent déjà cette technique appelée la <em>direct potable reuse</em> (en français, réutilisation pour la potabilisation directe), tout comme la ville de <a href="https://www.news24.com/news24/sewage-keeps-taps-running-in-beaufort-west-20180820">Beaufort</a> en Afrique du Sud, depuis 2011.</p>
<h2>La Namibie potabilise les eaux usées depuis 1968</h2>
<p>Mais en la matière, et cela reste fort peu connu, c’est un autre pays encore qui reste le pionnier incontesté : la Namibie. À la 139<sup>e</sup> place du classement des pays par niveau de développement, on pourrait s’étonner que cet état d’Afrique Australe soit autant à l’avant-garde, mais lorsqu’on se penche sur la quasi-absence de ressource en eau de sa capitale, Windhoek, il devient tout de suite moins surprenant que cette municipalité ait cherché à innover.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="Vue aérienne de Windhoek, capitale née en plein désert" src="https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=360&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=360&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=360&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=452&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=452&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/539354/original/file-20230725-29-blc3gb.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=452&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Vue aérienne de Windhoek, capitale née en plein désert.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windhoek_Luftaufnahme.jpg#/media/File:Windhoek_Luftaufnahme.jpg">H. Baumeler/Wikimedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Au milieu d’une plaine aride, à plus de 200 km du littoral, Windhoek (près de 500 000 habitants) ne peut ni récolter la rare eau de pluie, à cause d’une évaporation quasi immédiate sous ses latitudes désertiques, ni piocher dans les rivières ou les nappes phréatiques de ses alentours, qui se rechargent très peu quand elles ne sont pas asséchées.</p>
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<p><em>L’article que vous parcourez vous est proposé en partenariat avec <a href="https://podcast.ausha.co/afpaudio-surlefil/bientot-sur-la-terre">« Sur la Terre »</a>, un podcast de l’AFP audio. Une création pour explorer des initiatives en faveur de la transition écologique, partout sur la planète. <a href="https://smartlink.ausha.co/sur-la-terre">Abonnez-vous !</a></em></p>
<iframe name="Ausha Podcast Player" frameborder="0" loading="lazy" id="ausha-6ilQ" height="220" style="border: none; width:100%; height:220px" src="https://embed.acast.com/64c3b1758e16bd0011b77c44/64ca9a51fa1a87001150bfb3" width="100%"></iframe>
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<p>En 1968, la ville, alors sous domination sud-africaine, voyait de surcroît sa population grandir à un rythme impressionnant, quand elle a commencé à recycler ses eaux usées pour les transformer en eau potable. Cinquante-cinq ans plus tard, c’est <a href="https://www.afdb.org/en/news-and-events/press-releases/namibia-african-development-bank-approves-1217-million-loan-euro-3-million-grant-support-water-and-sanitation-sector-34727">30 % des eaux usées</a> qui sont ainsi recyclées en eau potable en moins de dix heures. Le reste de l’eau potable domestique provient de barrages et forages réalisés dans d’autres régions du pays.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/arCmp7jOjiw?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
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<h2>Des eaux usées potabilisées en 10 étapes</h2>
<p>Afin de permettre le recyclage des eaux usées en eau potable, Windhoek a mis en place une séquence de procédés inédits qui compte aujourd’hui <a href="https://www.wingoc.com.na/water-reclamation-plant/10-steps-process-0">10 étapes</a>. Il comprend des processus physico-chimiques, comme la coagulation et la floculation (ajout d’un produit coagulant permettant de créer des flocs, c’est-à-dire des regroupements de matière en suspension qui vont ensuite chuter grâce à leur poids et être éliminés dans les boues.), mais aussi des processus chimiques comme l’ozonation.</p>
<p>Au contact de l’ozone, l’eau subit alors un processus d’oxydation qui permet de dégrader de nombreux micropolluants (pesticides, résidus de médicaments… ) et d’inactiver bactéries, virus et parasites.</p>
<p>Adviennent ensuite d’ultimes étapes de filtration biologique sur charbon actif en grain et de filtration physique (filtration sur charbon actif et ultrafiltration membranaire) permettant d’éliminer les restes de pollution soluble. Avant d’être envoyée dans le réseau, l’eau subit enfin des contrôles de qualité et une chloration, assurant un effet désinfectant qui dure dans le temps afin que la qualité de l’eau obtenue ne se détériore pas durant la distribution.</p>
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<p>Ces dernières années, l’usine de traitement des eaux usées de Windhoek a pu accueillir des <a href="https://www.awwa.org/AWWA-Articles/dpr-project-in-africa-cradle-of-water-reclamation">visiteurs</a> intrigués et intéressés venant d’<a href="https://twitter.com/stukhan/status/1184925300578107392?s=20">Australie</a>, d’Allemagne, des Émirats arabes unis… Et pour cause, les techniques développées en Namibie demeurent intéressantes à plus d’un titre.</p>
<h2>Une solution moins coûteuse que le dessalement</h2>
<p>Pour les pays en quête de nouvelles sources d’eau potable, le recyclage des eaux usées reste moins énergivore et plus respectueux de l’environnement que le <a href="https://theconversation.com/le-dessalement-des-eaux-quand-lutiliser-et-a-quel-prix-207232">dessalement</a> de l’eau de mer, technique pourtant plus répandue à travers le monde. Là où la potabilisation des eaux usées consomme entre 1 et 1,5 kWh par m<sup>3</sup>, le dessalement nécessite entre 3 et 4 kWh par m<sup>3</sup>. De plus, cette dernière technique produit d’encombrants déchets : des concentrats de sels et de polluants souvent rejetés directement dans les mers et océans où les écosystèmes s’en trouvent alors perturbés.</p>
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<img alt="Conférence organisée par la métropole de Barcelone sur le recyclage des eaux usées en eau potable en Namibie, avec comme intervenants Piet Du Pisani en charge de la gestion des eaux usées à Windhoek, et l’ASERA, une association espagnole cherchant à promou" src="https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/540730/original/file-20230802-23-5rdrex.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Conférence organisée par la métropole de Barcelone sur le recyclage des eaux usées en eau potable en Namibie, avec comme intervenants Piet Du Pisani en charge de la gestion des eaux usées à Windhoek, et l’ASERA, une association espagnole cherchant à promouvoir la réutilisation des eaux usées.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.youtube.com/watch?v=a-rm66HPZ7E">Capture d’écran/Chaine YouTube de l’Àrea Metropolitana de Barcelona</a></span>
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<p>Malgré tous ces avantages, et les résultats probants du cas namibien, la potabilisation des eaux usées est encore balbutiante à l’échelle du globe car son application implique de surmonter diverses barrières. D’abord celle du coût de son installation. Actuellement, seuls des pays développés ont pu financer de tels projets, soit sur leur sol (aux États-Unis, à Singapour…) ou bien à l’étranger, avec par exemple, derrière la modernisation de l’usine namibienne, un <a href="https://www.oecd.org/env/resources/42350657.pdf">partenariat public-privé</a> avec le français Véolia, de l’australo-indien Wabag et la ville de Berlin.</p>
<h2>Des freins financiers, législatifs et psychologiques</h2>
<p>Ensuite, car les législations des différents pays demeurent fort contraignantes. Ainsi, en Europe une telle usine ne serait actuellement pas autorisée, et le seul projet en cours de potabilisation d’eaux usées traitées, celui du <a href="https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/au-fil-de-l-eau/jourdain-un-projet-pilote-en-europe-pour-transformer-les-eaux-usees-en-eau-potable_5122858.html">Programme Jourdain</a>, en Vendée, rejettera l’eau dans une retenue utilisée comme réserve pour la production d’eau potable et non directement dans le circuit de distribution d’eau : c’est la potabilisation indirecte.</p>
<p>Et même quand les fonds et les lois sont là pour permettre l’utilisation directe d’eau potable issue d’eaux usées traitées, une ultime barrière demeure, et non des moindres : rendre acceptable auprès d’une population le fait de boire d’anciennes eaux usées traitées, et surmonter pour cela ce qui est appelé <a href="https://www.cairn.info/peurs-et-plaisirs-de-l-eau--9782705680503-page-353.htm">« l’effet beurk »</a>. En 2000, une usine de potabilisation des eaux usées d’un quartier de Los Angeles, dont la construction avait coûté 55 millions de dollars a ainsi <a href="https://www.latimes.com/opinion/la-op-haefele26aug26-story.html">dû fermer</a> quelques jours après son ouverture, car « ne jamais faire boire l’eau des chiottes » était devenue une <a href="https://www.cwea.org/news/from-the-archives-the-history-of-toilet-to-tap-in-los-angeles/">promesse électorale</a> du politicien briguant le siège de maire.</p>
<p>En Namibie, un tel problème ne s’est pas posé lors de l’introduction de la potabilisation des eaux usées car les habitants de Windhoek, alors sous régime d’Apartheid, ont été mis devant le fait accompli trois mois après la mise en fonctionnement de la première usine. Dans un article du <em>Sunday Tribune</em> de novembre 1968, le journaliste couvrant l’annonce de ce nouveau recyclage des eaux usées rapporte toutefois que le maire de Windhoek de l’époque, dans un test à l’aveugle, a préféré le goût de l’eau usée traitée, à celle de l’eau provenant de sources conventionnelles.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="Archive de l’édition du 24 novembre 1968 du journal sud-africain le _Sunday Tribune_, titrant « Windhoek boit l’eau des égoûts »" src="https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=492&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=492&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=492&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=618&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=618&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/540751/original/file-20230802-29-l3kp67.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=618&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Archive de l’édition du 24 novembre 1968 du journal sud-africain le <em>Sunday Tribune</em>, titrant « Windhoek boit l’eau des égoûts ».</span>
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<h2>L’exemple de Singapour</h2>
<p>Mais ne pas informer la population en amont reste une solution radicale peu recommandable, car le travail de sensibilisation de la population à la rareté des ressources en eau et à la nécessité d’alternatives plus durables reste la meilleure façon de lancer un tel projet. C’est ce qui a permis la réussite du projet de Singapour, qui a misé énormément sur la communication autour du projet de potabilisation des eaux usées traitées, en organisant par exemple des visites de l’usine de traitement, ou en montrant le premier ministre de l’époque boire sereinement un verre de cette nouvelle eau usée recyclée.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"1550148804455940099"}"></div></p>
<p>Ainsi l’effet beurk s’est transformé en fierté nationale. Fierté de maîtriser une technologie de pointe et fierté de gagner <a href="https://enpc.hal.science/hal-00841542/document">plus d’indépendance vis-à-vis de la Malaisie voisine</a> qui demeurait son principal fournisseur d’eau potable et avec qui les relations diplomatiques pouvaient être tendues.</p>
<h2>Attention à « l’effet rebond »</h2>
<p>Mais pour tâcher d’être autonome sur le plan de ses ressources en eau, Singapour n’a pas mis tous ses œufs dans le même panier, et a également parié sur le dessalement de l’eau de mer, la récolte des eaux de pluie et la réduction des consommations d’eau de ses habitants (passée de <a href="https://www.pub.gov.sg/watersupply/singaporewaterstory">165 L par jour</a> et par habitant en 2000 à 141 L en 2018).</p>
<p>Pour tous les partisans d’une meilleure utilisation des ressources en eau, cette sobriété est capitale, en amont comme en parallèle du développement de projets de potabilisation des eaux usées, afin de lutter contre ce qui est désormais connu comme <a href="https://ayhoekstra.nl/pubs/Ercin-Hoekstra-2012.pdf">« l’effet rebond »</a>. Cette expression décrit l’utilisation décomplexée et croissante des ressources en eau suite à la mise en place de techniques de dessalement ou de réutilisation des eaux usées traitées. Ces nouvelles ressources en eau ne doivent en effet être considérées que comme un moyen de subvenir à des besoins et usages déjà existants et primordiaux, souvent en substitution d’eau potable, et non comme un appel à en créer de nouveau.</p>
<p>Afin de maximiser les ressources à notre disposition, les usines de recyclage des eaux usées du futur devront également valoriser les déchets produits par les procédés de traitement des eaux usées, en transformant par exemple le phosphore et l’azote en nutriments utiles à l’agriculture, ou encore en produisant de l’énergie par méthanisation avec comme intrants les déchets collectés lors du traitement.</p>
<hr>
<p><em>Cet article s’inscrit dans le cadre d’un projet associant The Conversation France et l’AFP audio. Il a bénéficié de l’appui financier du Centre européen de journalisme, dans le cadre du programme « Solutions Journalism Accelerator » soutenu par la Fondation Bill et Melinda Gates. L’AFP et The Conversation France ont conservé leur indépendance éditoriale à chaque étape du projet.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/210422/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Julie Mendret ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Pays parmi les plus arides d’Afrique, la Namibie recycle ses eaux usées en eau potable depuis 1968. Pour pallier le manque d’eau, d’autres pays l’ont imité ou songent désormais à le faire.Julie Mendret, Maître de conférences, HDR, Université de MontpellierLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1821602022-05-18T18:10:25Z2022-05-18T18:10:25ZDe la pierre au papier, une carte innovante du sous-sol de Paris et ses environs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/463902/original/file-20220518-20-yky0zv.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=250%2C0%2C1339%2C824&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Carte géologique pédagogique de Paris et ses environs</span> <span class="attribution"><span class="source">BRGM</span></span></figcaption></figure><p>Les emblématiques toits en zinc de Paris, les carreaux blancs du métro, le fer de la tour Eiffel, les pierres de Notre-Dame et des immeubles Haussmanniens sont quelques éléments d’un monde minéral méconnu qui règne pourtant en maître sur notre capitale et ses environs.</p>
<p>Malgré cette omniprésence discrète, nous faisons rarement le lien avec le sous-sol. Pourtant, outre ces exemples célèbres, de nombreux minéraux sont utilisés dans notre quotidien (santé, transport, construction, énergie). Bien que le recyclage se développe toujours plus, l’extraction de matières premières demeure une industrie toujours active dans le Bassin parisien.</p>
<p>Afin de permettre de visualiser facilement d’où viennent nos ressources, l’emplacement des nappes d’eau souterraine et les secteurs pouvant présenter des risques naturels, nous avons mis au point une <a href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/communique-presse/carte-geologique-tous-publics-region-parisienne">nouvelle carte géologique à visée pédagogique</a>.</p>
<h2>Ressources minérales sans frontières</h2>
<p>Les ressources minérales n’ont pas de frontières et ne se répartissent pas de manière aléatoire.</p>
<p>Elles sont le fruit d’une longue histoire géologique sur plusieurs millions d’années, une durée souvent difficile à appréhender pour la plupart d’entre nous. Va-et-vient de la mer, sédimentation et érosion, extinctions et apparitions d’espèces, changements climatiques…</p>
<p>Les carrières des environs de Paris sont ainsi autant de fenêtres sur le sous-sol, difficilement observable dans cette région de plaine. Elles ont permis entre autres de développer l’étude des sciences de la Terre, comme la paléontologie (qui étudie les fossiles et donc la biodiversité du passé) ou la stratigraphie (qui étudie l’agencement spatial et temporel des strates rocheuses).</p>
<h2>Paris : berceau mondial de la géologie</h2>
<p>Lavoisier, Lamarck, Cuvier et tant d’autres ont ainsi étudié le calcaire du Lutétien, la belle pierre de Notre-Dame de Paris (entre autres). Cette pierre s’est formée il y a environ 40 millions d’années, dans ce qui était alors une mer chaude et tropicale !</p>
<p>Elle a été extraite du côté de la montagne Sainte-Geneviève, à Montsouris, au Trocadéro, etc. Pour restaurer la cathédrale Notre-Dame, il a fallu trouver des <a href="https://www.francetvinfo.fr/culture/patrimoine/incendie-de-notre-dame-de-paris/reportage-incendie-de-notre-dame-de-paris-des-pierres-qui-serviront-a-la-reconstruction-sont-extraites-dans-l-oise_5083924.html">pierres avec des caractéristiques très similaires</a> pour remplacer celles endommagées lors de l’incendie.</p>
<p>De grands savants ont également étudié les carrières des reliefs situés au nord et à l’est de la capitale. Une tout autre ressource y était recherchée : le gypse, extrait pour faire du plâtre à Montmartre, Belleville, Ménilmontant et aux Buttes-Chaumont. Gypse qui est d’ailleurs toujours exploité au nord de Paris.</p>
<p>Il est intéressant de remarquer que d’anciennes carrières de gypse et de calcaire sont aujourd’hui des espaces verts et constituent des refuges de biodiversité. C’est par exemple le cas du parc Montsouris, des Arènes de Lutèce, des jardins du Trocadéro, du parc des Buttes-Chaumont, etc.</p>
<h2>Des ressources minérales utiles</h2>
<p>L’extraction des ressources minérales répond depuis toujours aux besoins de nos sociétés. C’est particulièrement le cas à l’ère du numérique et de la transition énergétique, où le monde dématérialisé et les nouveaux modes de mobilité sont de grands consommateurs de matières minérales. La demande actuelle est donc particulièrement importante.</p>
<p>Prenons l’exemple du béton. Pour en produire 1 m<sup>3</sup>, il faut 1 200 kg de granulats, 700 kg de sable, 300 kg de ciment, 150 litres d’eau… et de l’énergie. Pour mieux intégrer l’impact environnemental, il faut aussi considérer que la fabrication d’une tonne de béton rejette 500 kg de CO<sub>2</sub>, et ce sans compter le transport des matériaux en amont (depuis la carrière) et une fois le produit fini.</p>
<p>Le sable est ainsi la <a href="https://www.mineralinfo.fr/fr/tag/sable">3ᵉ ressource consommée dans le monde après l’air et l’eau</a></p>
<p>Quand au gypse, servant à fabriquer le plâtre et le ciment, il est classé comme richesse d’importance nationale et d’intérêt européen. Une ressource d’autant plus stratégique qu’une très grande partie des ressources est difficile à atteindre en raison de l’urbanisation galopante.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/6K3xwWARJh4?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">La carrière de gypse de Montmorency (Val d’Oise) est l’une des plus importantes de France (Société du Grand Paris).</span></figcaption>
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<p>Sa consommation en France est de l’ordre de <a href="https://www.mineralinfo.fr/fr/tag/gypse">100 kg par an et par habitant</a>. Avec une production de 3 à 5 millions de tonnes par an, la France en est l’un des principaux producteurs européens, et deux tiers sont extraits en Île-de-France.</p>
<h2>L’eau, une ressource vitale et… souvent souterraine</h2>
<p>Il n’y a pas que de la roche, dans le sous-sol. Il y a aussi de l’eau !</p>
<p>En France, un habitant consomme en moyenne <a href="https://sigesaqi.brgm.fr/5-Consommation.html">150 litres d’eau par jour</a>. Les besoins quotidiens pour la population francilienne sont ainsi de 1,8 million de m<sup>3</sup>, soit plus de 500 piscines olympiques.</p>
<p>Une grande partie de l’eau que nous consommons provient des nappes phréatiques. La connaissance du sous-sol joue donc un rôle majeur pour caractériser cette ressource vitale.</p>
<p>En Île-de-France, on trouve plusieurs nappes phréatiques superposées, principalement dans des terrains calcaires et sableux. Ces nappes sont isolées par deux écrans argileux majeurs, souvent marqués en surface par la présence de sources dont l’eau a pu être captée et acheminée au cœur de la capitale.</p>
<p>Ainsi, des aqueducs ont été construits au fil des siècles pour approvisionner Paris, et ont laissé des traces dans le paysage (on peut d’ailleurs les suivre sur notre carte) ou dans les toponymes (Arcueil tire par exemple son nom des arches de l’aqueduc).</p>
<p>Élément intéressant, les compositions en sels minéraux contenus dans l’eau varient selon la nature des roches environnantes. Entre le nord et le sud de Paris, on ne trouve d’ailleurs pas les mêmes teneurs en sulfates, carbonates, calcium, magnésium et sodium. Car si le plateau de Longboyau (au sud) est constitué de calcaire de Champigny, c’est du gypse qui surmonte le niveau argileux du plateau de Romainville (au nord).</p>
<h2>Aménagements et risques</h2>
<p>La connaissance et la maîtrise du sous-sol représentent des enjeux majeurs pour l’établissement des constructions et des réseaux souterrains.</p>
<p>Il faut ainsi éviter les anciennes carrières, les zones de dissolution du gypse, prendre garde aux éboulements et aux secteurs où les nappes souterraines sont susceptibles de remonter, ou encore anticiper le <a href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/dossier-thematique/risques-amenagement-territoire-retrait-gonflement-argiles">phénomène de retrait-gonflement des argiles</a> qui peut occasionner des désordres majeurs sur les bâtiments en surface.</p>
<p>De ce fait, la réalisation de monuments a parfois représenté des défis techniques. Ainsi, la basilique du Sacré-Cœur a nécessité d’implanter 83 puits de 33 m de profondeur remplis par la suite de béton. Ils sont matérialisés sur la coupe figurant au bas de la carte.</p>
<h2>Renouveau cartographique pour la Ville Lumière</h2>
<p>Comme il est souvent difficile de se représenter le sous-sol, et que la lecture des cartes géologiques nécessite des connaissances poussées pour les comprendre, nous avons souhaité proposer de nouveaux documents.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=420&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=420&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=420&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=528&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=528&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/460666/original/file-20220501-18-p04s1x.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=528&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Vue de la carte à vocation pédagogique de Paris et ses environs.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/communique-presse/trois-nouvelles-cartes-geologiques-vocation-pedagogique">BRGM</a>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
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</figure>
<p>L’intérêt de cette <a href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/communique-presse/trois-nouvelles-cartes-geologiques-vocation-pedagogique">nouvelle carte géologique de Paris</a> est de rendre accessibles à un large public des informations sur le sous-sol afin de mieux en comprendre les enjeux, l’organisation des roches et les différentes étapes de leur mise en place, leur environnement de formation, leur déformation, ou leur altération qui ont jalonné une longue histoire géologique.</p>
<p>Par rapport à une carte géologique traditionnelle, il est plus aisé de percevoir la nature des roches, la localisation des nappes d’eau souterraine et les secteurs pouvant présenter des risques naturels (cavités, érosion, glissements…).</p>
<p>Tous ces éléments permettent de mieux comprendre l’environnement et l’organisation du sous-sol parisien, si présent dans le quotidien sans que les habitants en soient toujours conscients. À commencer par le papier de la carte ! (Eh oui, lui aussi contient des minéraux, comme le kaolin).</p>
<hr>
<p><em>Les <a href="https://www.geosoc.fr/journees-nationales-de-la-geologie.html">Journées nationales de la géologie</a> auront lieu du 20 au 22 mai 2022. Retrouvez tous les <a href="https://sgfrance.maps.arcgis.com/apps/dashboards/113eb9da23b44e14bc2a56592edfde5a">rendez-vous ici</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/182160/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Frédéric Simien travaille pour le BRGM. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Nicolas Charles ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Pour mieux présenter les riches ressources géologiques du Bassin parisien, le Service géologique national (BRGM) vient de dévoiler une nouvelle carte ludique et pédagogique centrée sur Paris.Frédéric Simien, Responsable des Éditions, BRGMNicolas Charles, Géologue, PhD, BRGMLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1681422021-10-26T18:28:52Z2021-10-26T18:28:52ZÀ Maré en Nouvelle-Calédonie, un jeu de rôles pour préserver les ressources en eau<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/421653/original/file-20210916-21-dsam6s.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Session de jeu à Maré en août 2020. </span> <span class="attribution"><span class="source">IAC</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=222&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=222&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=222&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=279&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=279&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/418707/original/file-20210831-15-1io1ckg.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=279&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
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</figure>
<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la prochaine Fête de la science (qui aura lieu du du 1<sup>er</sup> au 11 octobre 2021 en métropole et du 5 au 22 novembre 2021 en outre-mer et à l’international), et dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition aura pour thème : « Eureka ! L’émotion de la découverte ». Retrouvez tous les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=425&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=425&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=425&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=533&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=533&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/421655/original/file-20210916-13-1db4vrm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=533&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Trou d’eau dit de Pethoen à Maré.</span>
<span class="attribution"><span class="source">IAC/Drouin</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Dans la continuité de la <a href="https://davar.gouv.nc/sites/default/files/atoms/files/pep_-_schema_dorientation_pour_une_politique_de_leau_partagee_de_la_nouvelle-caledonie.pdf">politique de l’eau partagée</a> (2019) et compte tenu des multiples enjeux de <a href="https://youtu.be/n28ke_SmHD0">préservation de la ressource en eau</a> dans l’archipel calédonien, l’Institut de recherche en agronomie calédonien (<a href="http://www.iac.nc/">IAC</a>) et <a href="https://www.inrae.fr/">l’Inrae</a> ont accompagné l’élaboration d’un jeu de rôles appelé <em>Tini ri rawa</em> (pour « l’eau sous la terre » en langue <a href="http://nengone.univ-nc.nc/">nengone</a>) autour de la vulnérabilité de la lentille d’eau douce de Maré.</p>
<p>Maré est une des deux îles Loyauté qui dispose d’une ressource en eau douce unique et souterraine entourée et flottant sur l’eau salée. Une <a href="https://www.linkedin.com/posts/enrique-waunie-60a16a131_un-colloque-sur-leau-et-lenvironnement-activity-6765754052920840192-uclD">ressource vulnérable</a> aux intrusions salines et aux pollutions provoquées par les activités humaines.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=482&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=482&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/421656/original/file-20210916-15-185vjk7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=482&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Schéma du système hydrologique de Maré (coupe nord-sud).</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers14-03/010051919bis.pdf">IRD</a></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Au plus près des réalités calédoniennes</h2>
<p>Créé à partir du kit de modélisation participative <a href="https://www.youtube.com/watch?v=n404GMIxp7k">Wat-a-Game</a>, <a href="https://fb.watch/v/aa-MIDgV0/">Tini ri rawa</a> est un jeu de rôles calibré pour la province des Îles Loyauté ; il traduit les réalités locales quant aux pratiques, aux usages et aux représentations de l’eau.</p>
<p>La version aboutie du jeu a été initiée et coordonnée par une étudiante formée aux méthodologies de la participation, et testée et améliorée par des chercheurs/ingénieurs et des techniciens locaux.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=601&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=601&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=601&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/421657/original/file-20210916-27-wrto76.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Le plateau de jeu de Tini ri rawa.</span>
<span class="attribution"><span class="source">IAC</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>À partir d’un plateau qui représente les <a href="https://arcg.is/vT4CX">zones de vulnérabilité de la lentille d’eau douce de Maré</a>, le jeu s’articule autour de cinq rôles – l’agriculteur, l’artisan, le prestataire touristique, l’habitant et le maire – qui doivent développer leurs activités en tenant compte de leurs impacts sur la ressource en eau (pratiques d’irrigation des cultures, récupération d’eau de pluie, toilettes sèches ou à chasse d’eau classique, etc.).</p>
<p>Détenteur de ressources en eau propre (eau de pluie ou du réseau d’eau potable), en eau sale (après usage) et en argent, chaque joueur doit cibler des enjeux environnementaux, sociosanitaires ou économiques pour rendre compte de sa stratégie d’action dans la zone de vulnérabilité de son choix.</p>
<p>Tout en restant neutre, l’animateur cherchera à provoquer des échanges entre les joueurs sur leurs pratiques, afin de développer une conscience collective et écologique.</p>
<p>Il pourra également, au cours du jeu, provoquer des évènements naturels et culturels (cyclone, raz de marée, mariage, etc.) qui contribuent à mener une réflexion collective sur les conséquences des choix des joueurs.</p>
<p>Durant les trois mois de préparation et de déploiement du jeu à Maré, les 83 participant·e·s nous auront permis d’éprouver la pertinence des divers éléments du jeu et d’entamer la capitalisation d’une série de données sur les pratiques de consommation et de préservation de la ressource en fonction des zones géographiques concernées.</p>
<h2>Une boussole pour l’action publique</h2>
<p>Ces données collectées ont été informatisées puis analysées grâce à des bases de données systématisées pour produire des graphiques révélateurs de tendances, en fonction des tranches d’âges, du genre et des tribus d’origines.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=439&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=439&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/421658/original/file-20210916-23-itsg66.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=439&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Graphique représentant l’intérêt des participants à favoriser le dialogue entre les acteurs en fonction des zones de vulnérabilité desquelles ils sont originaires, données issues des questionnaires de satisfaction.</span>
<span class="attribution"><span class="source">IAC</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>À terme, et grâce à un échantillon plus représentatif, ces données pourraient contribuer à réorienter si nécessaire les politiques publiques.</p>
<h2>Vers la prise de conscience collective ?</h2>
<p>Les observations issues des sessions de jeu ont révélé des motivations réelles de la part de la population locale pour participer à la concertation et débattre des problématiques de gestion de l’eau.</p>
<p>Investis dans leurs rôles, les joueurs ont découvert d’autres groupes d’acteurs locaux, les amenant à reconsidérer leur relation à l’eau de manière plus globale. Se mettre à la place des autres, c’est prendre conscience de l’intérêt général à protéger la ressource en eau.</p>
<p>La session de jeu a également permis à chaque joueur en tant qu’individu, habitant et selon son rôle, d’avoir l’opportunité de pouvoir exprimer ses interrogations au-delà des pressions sociétales et culturelles usuelles.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=290&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=290&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=290&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=365&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=365&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/421659/original/file-20210916-29-1pb12py.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=365&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Session de formation des services civiques de la mairie de Maré, en décembre 2020.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Mairie de Maré</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Le plateau de jeu <a href="https://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers09-03/010030400.pdf">constitue un monde virtuel</a> dans lequel les joueurs peuvent chercher des réponses au monde réel sans réveiller certains complexes liés au niveau de connaissance.</p>
<p>Un jeu de rôles reste toutefois très associé à celui qui l’anime. Tout au long de la partie, l’animateur est là pour créer l’émotion chez les joueurs. Il rythme, dynamise, parfois bloque le bon déroulement des tours, ce qui peut provoquer de la surprise et de la contrariété.</p>
<p>Plus la situation est complexe, et l’accès à la ressource difficile, plus les joueurs sont soudés et résolus à chercher des solutions.</p>
<h2>Un jeu pour jouer sur différents niveaux</h2>
<p>En transférant le jeu aux autorités locales, celui-ci est passé de projet scientifique exploratoire à outil de sensibilisation pour servir l’intérêt général. L’originalité de cette démarche réside dans le fait d’avoir adapté le jeu au contexte socioculturel de Maré, en collaborant étroitement avec des personnes-ressources locales lors de sa phase d’élaboration.</p>
<p>L’intérêt était de collecter les pratiques actuelles pour les confronter à celles attendues et envisagées par les spécialistes comme étant soutenables.</p>
<p>Ce principe se révèle pertinent pour les chercheurs autant que pour les usagers de l’eau, les données collectées à des fins de recherche constituant (presque) autant de données partagées entre les acteurs locaux de Maré, qu’ils soient simples usagers ou spécialistes.</p>
<hr>
<p><em>Julien Drouin (ingénieur agronome, Institut agronomique néo-calédonien) et Amo Katleena (ingénieure d’étude en SHS) sont co-auteurs de cet article.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/168142/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Le jeu décrit dans l’article a été développé dans le cadre du projet GOUvernance de l’eau sur Terres couTumièrEs. Un projet porté par l’IAC (Institut d’Agronomie néo-Calédonien) et financé par le CRESICA (Consortium pour la Recherche, l’Enseignement Supérieur et l’Innovation en Nouvelle-Calédonie). Plusieurs rapports d’études sont disponibles sur le site du CRESICA (cresica.nc/en/project/goutte).</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Delphine Coulange ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Jouer pour sensibiliser les communautés locales à la protection des ressources naturelles et pour adapter les politiques publiques.Delphine Coulange, Anthropologue, Institut agronomique néo-calédonienSéverine Bouard, Géographe, équipe « Territoires, acteurs et usages » (TERAU), Institut agronomique néo-calédonienLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1637442021-07-27T18:21:28Z2021-07-27T18:21:28ZComment préserver nos ressources en eau ? Et pourquoi pas en favorisant la recharge des nappes d’eau souterraine ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/409942/original/file-20210706-23-7ddvjn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Système de recharge de l’aquifère côtier à Hyères (Var).</span> <span class="attribution"><span class="source">Géraldine Picot-Colbeaux/BRGM </span></span></figcaption></figure><p>Les eaux souterraines françaises sont de plus en plus sollicitées pour l’eau potable, l’agriculture, l’industrie et les loisirs, au point que la situation devient critique dans certains départements en été et que des préfets recourent à des restrictions d’usage de l’eau (73 départements concernés en août 2020).</p>
<p>Manquerons-nous d’eau demain ?</p>
<p>Des expériences douloureuses dans le monde montrent à quelle vitesse des régions rurales ou de grandes capitales peuvent frôler l’épuisement de leurs ressources en eau : la <a href="https://theconversation.com/en-afrique-du-sud-un-risque-de-secheresse-multiplie-par-trois-avec-le-changement-climatique-110851">ville du Cap a frisé la catastrophe en 2018</a> quand ses réservoirs, après trois ans de sécheresse, étaient tombés à 11 % de leur capacité. Le retour des pluies et une gestion rigoureuse de la consommation ont permis à la capitale sud-africaine de surmonter la crise en 2020.</p>
<p>Comment éviter d’être à la merci de l’apport des pluies ?</p>
<p>Des solutions existent pour maintenir l’équilibre fragile entre nos besoins et l’aléa de l’offre naturelle en contexte de changement climatique. On parle de « gestion intégrée de la ressource en eau », qui vise à préserver le niveau des nappes d’eau souterraine, les débits des cours d’eau et à lutter contre les inondations et la salinisation des eaux en milieu côtier.</p>
<p>Parmi ces solutions, on trouve la recharge maîtrisée des aquifères à laquelle nous allons nous intéresser.</p>
<h2>L’eau souterraine, inégalement répartie</h2>
<p>Les eaux souterraines constituent une ressource invisible contenue dans les « aquifères », terme désignant les <a href="https://www.eaufrance.fr/les-eaux-souterraines-des-systemes-dynamiques">formations rocheuses ou sédiments qui contiennent ces eaux</a> ; elles se renouvellent plus ou moins rapidement.</p>
<p>Certains aquifères profonds contiennent des eaux de pluies tombées quand l’humanité taillait encore des silex ! D’autres, proches de la surface, contiennent de l’eau qui transite en quelques années. Sous nos latitudes, c’est en hiver, lorsque la végétation prélève moins d’eau, que les précipitations rechargent les aquifères. Ces nappes d’eau souterraines sont très vulnérables aux pollutions et aux variations de précipitation, entrainant parfois ainsi un déficit de la recharge.</p>
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<figcaption><span class="caption">Le cycle de l’eau et la formation des aquifères (canal9valais/Youtube, 2021).</span></figcaption>
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<p>Près de la moitié de cette eau souterraine est saline, impropre à la consommation et à son usage le plus « gourmand », l’irrigation. L’eau souterraine exploitable est ainsi rare et répartie de façon inégale sur la planète.</p>
<h2>Des pressions très variables</h2>
<p>Les pressions sur la ressource sont aussi très inégales selon les zones climatiques et le degré de développement. La pression s’exerce surtout sur les ressources dans les métropoles, mégalopoles et leurs zones d’influence en expansion.</p>
<p>Les zones littorales dont la densité de population augmente périodiquement avec le tourisme et qui concentrent les activités industrielles et commerciales sollicitent les ressources en eau souvent au-delà de leurs capacités. S’ajoute à cela la menace permanente d’une intrusion saline dans les nappes côtières, exacerbée par le changement global.</p>
<p>Pourtant, le bilan global semble positif : à l’échelle planétaire, l’exploitation des eaux souterraines ne représenterait que <a href="https://www.researchgate.net/publication/282660947_Groundwater_around_the_World_A_Geographic_Synopsis">8 % de la recharge</a>.</p>
<p>C’est donc régionalement et localement que l’équilibre entre la recharge, les prélèvements et les écoulements des eaux souterraines se révèle très fragile.</p>
<h2>Des besoins en augmentation</h2>
<p>Les objectifs de développement durable de l’Unesco visent, d’ici à 2030, à « augmenter considérablement l’utilisation rationnelle des ressources en eau dans tous les secteurs et garantir la viabilité des retraits et de l’approvisionnement en eau douce ».</p>
<p>Mais les tendances actuelles ne vont pas dans le bon sens. L’action humaine cause des variations de précipitations qui, plus rares ou plus intenses, favorisent le ruissellement par rapport à l’infiltration. Par ailleurs, nos besoins augmentent d’environ 1 % par an à l’échelle mondiale ; et ce mouvement s’accélère.</p>
<p>En France, cela se traduit par une baisse du niveau des nappes de <a href="https://professionnels.ofb.fr/fr/node/44">0,5 à 10 mètres</a> selon les aquifères et les scénarios climatiques considérés.</p>
<p>Sachant qu’avec le niveau marin qui monte sous l’influence du réchauffement climatique, les nappes littorales seront davantage menacées par des intrusions salines.</p>
<h2>Des solutions à mettre en œuvre</h2>
<p>À la question, « Manquerons-nous d’eau demain ? », la réponse est donc : « Nous en manquons déjà, localement et de plus en plus souvent ».</p>
<p>Les solutions existent déjà, dans le monde et en France, depuis de nombreuses années. Mais il s’agit de les mettre en œuvre et de les intégrer dans des stratégies cohérentes de gestion des nappes :</p>
<p>– caractériser, suivre et prévoir sur la base de modèles fiables l’évolution des ressources et des besoins ;</p>
<p>– pratiquer la sobriété ;</p>
<p>– diminuer la pression sur la qualité de l’eau en diminuant la quantité de produits chimiques persistants et mobiles ;</p>
<p>– améliorer le traitement des eaux usées ;</p>
<p>– utiliser et réutiliser des eaux non conventionnelles après traitement ;</p>
<p>– retenir l’eau sur les territoires en ralentissant les écoulements et en stockant l’eau dans les milieux naturels.</p>
<h2>La recharge maîtrisée des aquifères</h2>
<p>Le concept de la <a href="https://www.researchgate.net/figure/1-Most-common-MAR-techniques-Gale-and-Dillon-2005-ASR-Aquifer-Storage-and-Recovery_fig1_317092668">recharge maîtrisée des aquifères</a> consiste à stocker provisoirement, au sein d’un aquifère, de l’eau en excès de provenances diverses pour une utilisation différée.</p>
<p>L’expression englobe des méthodes visant à maintenir, améliorer et protéger les eaux souterraines sous pression quantitative et qualitative.</p>
<p>En qualité, en freinant ou repoussant une intrusion d’eau salée ou en utilisant la capacité épuratrice du sol, des berges des cours d’eau et de l’aquifère lui-même pour une épuration naturelle de l’eau. En quantité, car ces pratiques participent au rééquilibre des nappes surexploitées et au maintien des zones humides.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=661&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=661&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=661&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=831&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=831&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/409945/original/file-20210706-15-129w6wm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=831&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Système de recharge traditionnel par puits à Delhi (Inde).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Wolfram Kloppmann/BRGM</span></span>
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<p>Certains de ces systèmes sont utilisés depuis des millénaires, mais la plupart se sont développés <a href="https://www.researchgate.net/publication/342579780_Managed_Aquifer_Recharge_for_Water_Resilience">au cours des 60 dernières années</a>, avec un succès croissant.</p>
<p><a href="https://recharge.iah.org/working-groups/global-mar-inventory">Un inventaire de 2018</a> a déjà listé 1 200 exemples de systèmes MAR dans 62 pays. Derrière ce sigle se cache une multitude de solutions techniques ainsi qu’un large éventail de ressources en eau pour les mettre en œuvre.</p>
<h2>Traitement d’eaux usées, saumâtres et salines</h2>
<p>Techniquement, la recharge maîtrisée des aquifères passe par des bassins d’infiltration, des forages d’injection, des chicanes ou bassins de rétention sur des cours d’eau, etc. On peut faire appel à des ressources conventionnelles (eaux superficielles, eaux de crues, eaux pluviales) ou non conventionnelles (eaux usées, saumâtres, salines).</p>
<p>Ces dernières, disponibles toute l’année, peuvent constituer un apport indépendant des variations de précipitation. Les ressources en eau utilisées sont, selon leur qualité, épurées préalablement. Selon l’usage de l’aquifère rechargé, la réglementation et la qualité de l’eau, ce prétraitement peut atteindre une qualité d’eau potable.</p>
<p>Dans le cas des eaux salines, un dessalement préalable s’impose.</p>
<p>Les systèmes de recharge des aquifères peuvent aussi et surtout apporter une amélioration de la qualité des eaux souterraines. Ce « traitement par le sol et l’aquifère » (Soil Aquifer Treatment ou SAT) des eaux de surface contaminées ou des eaux usées constitue une option importante des solutions fondées sur la nature, en complément d’autres traitements.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=270&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=270&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=270&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=339&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=339&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/409944/original/file-20210706-15-1i550ok.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=339&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">A gauche, système de recharge de l’aquifère dunaire par des eaux usées traitées à Coxyde (Belgique). À droite, système de recharge de l’aquifère côtier par des eaux usées traitées à Shafdan (Israël).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Géraldine Picot-Colbeaux/BRGM</span></span>
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<h2>Un suivi complexe et indispensable</h2>
<p>En plus de leur capacité de stockage, les aquifères ont donc souvent un rôle d’épuration naturelle. Les deux aspects impliquent que les eaux passent un temps prolongé dans les réservoirs souterrains. Un suivi rigoureux de la qualité des eaux et une analyse des risques sont donc indispensables afin de préserver voire restaurer la qualité environnementale des milieux.</p>
<p>Les systèmes en question sont complexes : écoulement à travers la zone non saturée de l’aquifère, changements des conditions chimiques dans la nappe, rôle des micro-organismes, comportement d’éventuels polluants… autant de caractéristiques difficiles à comprendre et à anticiper.</p>
<p>En phase d’exploitation des systèmes de recharge maîtrisée, les outils des technologies de l’information et de la communication peuvent contrôler et optimiser les opérations en combinant les données de surveillance (en ligne ou non) et les résultats de modélisation.</p>
<p>Ces pratiques en évolution doivent respecter la réglementation en vigueur et la <a href="https://www.researchgate.net/publication/236667216_Managed_Aquifer_Recharge_as_a_component_of_sustainable_water_strategies-a_brief_guidance_for_EU_policies">disparité est grande entre les pays</a> sur ce plan.</p>
<p>En France, le cadre légal est donné par la loi sur l’eau, mais il n’existe pas de guide méthodologique technique national. Les systèmes de recharge maîtrisée des aquifères nécessitent une demande d’autorisation entérinée par arrêté préfectoral.</p>
<p>À l’échelle de notre territoire, les eaux souterraines constituent pour certaines collectivités la ressource principale pour l’alimentation en eau potable. Concilier la préservation de la quantité et de la qualité de cette ressource est pour elles un enjeu majeur. Toutes les ressources en eau et technologies doivent être prises en compte dans la gestion intégrée des ressources en eau. La recharge maîtrisée des aquifères constitue en cela un outil précieux.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/163744/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Nous manquons déjà d’eau, localement et de plus en plus souvent. Des outils existent pour une meilleure gestion intégrée de cette ressource, reste à les mettre en œuvre plus efficacement.Géraldine Picot-Colbeaux, Hydrogéologue, BRGMMarie Pettenati, Hydrogéologue, BRGMWolfram Kloppmann, Chercheur en géochimie isotopique, chargé de mission, expert scientifique, BRGMLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1614822021-05-26T18:51:34Z2021-05-26T18:51:34ZEn France, les pluies de mai permettront-elles de mieux affronter la sécheresse estivale ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/402817/original/file-20210526-21-1ky2hy4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=1286%2C0%2C4321%2C3732&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le mois de mai 2021 est particulièrement pluvieux en France métropolitaine. </span> <span class="attribution"><span class="source">Shutterstock</span></span></figcaption></figure><p>L’eau qui circule sous nos pieds, en profondeur dans les interstices et les fractures de la roche, est invisible. Et pourtant, c’est grâce à cette eau souterraine (appelée « nappe ») que durant les étés secs, les cours d’eau coulent et les marais ne s’assèchent pas. Rappelons que l’eau souterraine assure <a href="https://bnpe.eaufrance.fr/">65 % de notre alimentation en eau potable</a>.</p>
<p>Si le mois de mai a été particulièrement frais et humide, avec des pluies abondantes, ces pluies permettront-elles de recharger les nappes d’eau souterraines ? On parle ici des nappes qu’on appelle communément « phréatiques », c’est-à-dire celles qui se trouvent juste sous nos pieds, à la différence de celles dites « captives », profondes et recouvertes d’une épaisse couche d’argile (comme dans le Bassin aquitain).</p>
<p>Et bien, pas vraiment : en cette fin mai, les niveaux des nappes restent en effet majoritairement en baisse par rapport à avril. Les eaux infiltrées dans les sols suite aux pluies de mai auront surtout servi à humidifier les sols, au profit de la végétation.</p>
<p>Ces apports pluviométriques devraient toutefois permettre de repousser les campagnes d’irrigation et d’alléger, pour les prochaines semaines, la pression exercée par les prélèvements agricoles.</p>
<p>D’après la Banque nationale des prélèvements quantitatifs en eau, l’irrigation représente <a href="https://bnpe.eaufrance.fr/">15 à 23 % des volumes pompés</a> dans les nappes, soit entre 0,8 et 1,3 milliard de mètres cubes par an pour la période 2012-2018 ; le reste des prélèvements concerne l’eau potable (61 à 67 %) et les usages industriels (16 à 18 %).</p>
<p>On le comprend, le volume d’eau pompé est variable selon le besoin en eau des cultures et dépend donc de la sécheresse des sols.</p>
<h2>Trois mois secs et chauds à l’horizon</h2>
<p>Certes, les pluies de mai ont bien eu des impacts localement, sur des secteurs très arrosés, en Auvergne-Rhône-Alpes et en Provence-Côte-d’Azur par exemple, et uniquement sur les nappes dites « réactives », c’est-à-dire où les écoulements souterrains sont rapides (comme les alluvions du Rhône, les calcaires karstifiés du Jura et de Provence).</p>
<p>Ces hausses sont cependant ponctuelles et les niveaux se stabilisent, voire repartent à la baisse, dès que les apports pluviométriques ne sont plus suffisants pour compenser la vidange.</p>
<p>Sur les secteurs moins arrosés et sur les nappes plus « inertielles » – où les eaux souterraines s’écoulent lentement (recharge et vidange lentes) –, il faudra attendre encore plusieurs jours à semaines pour savoir si les eaux sont parvenues à s’infiltrer en profondeur. Les tendances dépendront des cumuls pluviométriques locaux, de l’évapotranspiration et des demandes en eau. Ainsi, certaines nappes réactives, comme les nappes du socle du Massif central, observent une stabilisation des niveaux.</p>
<p>En sachant que plus la nappe est inertielle et profonde, plus l’impact sera faible. Il sera même probablement inexistant sur les nappes très inertielles de la craie et des formations tertiaires du Bassin parisien.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=495&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=495&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=495&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=622&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=622&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/402887/original/file-20210526-15-rmvpzq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=622&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Tendances des niveaux des nappes courant mai 2021.</span>
<span class="attribution"><span class="source">BRGM</span></span>
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<p>Rappelons enfin que Météo France a annoncé que les <a href="https://meteofrance.com/actualites-et-dossiers/actualites/climat/nos-dernieres-previsions-saisonnieres">mois de juin, juillet et août 2021 seraient plus chauds et plus secs</a> que les normales saisonnières. Dans ce contexte, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) a <a href="https://www.brgm.fr/fr/actualite/communique-presse/nappes-eau-souterraine-au-1er-mai-2021-risques-secheresse-estivale">réalisé des prévisions sur les nappes d’eau souterraine pour l’été 2021</a>. Les prévisions se révèlent assez pessimistes, avec des niveaux probablement bas pour cet été ; on redoute même un risque de sécheresse très fort sur l’Est – de l’Alsace à la Provence.</p>
<p>Seules les nappes inertielles du centre du Bassin parisien et de l’Artois, ainsi que certaines nappes du Bassin aquitain, seront épargnées.</p>
<h2>Comprendre le chemin de l’eau</h2>
<p>Pour mieux appréhender ces phénomènes complexes – et notamment les raisons pour lesquelles des pluies abondantes ne peuvent pas toujours « recharger » les nappes d’eau souterraines – il faut connaître le chemin de l’eau, de la surface jusqu’à la nappe.</p>
<p>En France, seuls 20 à 23 % des précipitations annuelles moyennes arrivent à s’infiltrer en profondeur. Cette recharge des nappes a lieu essentiellement en automne et en hiver. Au printemps et en été, comme nous allons le voir, toutes les conditions sont réunies pour piéger l’eau de pluie, l’empêcher de s’infiltrer en profondeur pour recharger la nappe.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=806&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=806&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=806&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1012&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1012&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/402813/original/file-20210526-15-ewaija.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1012&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Alimentation des nappes par les précipitations.</span>
<span class="attribution"><span class="source">BRGM</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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<h2>Le rôle du soleil et du ruissellement</h2>
<p>Partons de ce qui se passe à la surface : la pluie vient tout juste de quitter son nuage qu’elle peut être interceptée et de nouveau évaporée vers l’atmosphère. L’ensoleillement et la température de l’air agissent en effet sur les eaux tombées en surface – feuilles, toits, sols, étangs, mer… – et cela jusqu’à plusieurs centimètres dans le sol.</p>
<p>Arrivée au sol, une part de l’eau va ruisseler vers les cours d’eau ; une autre part va s’infiltrer dans le sol. Le choix du type d’écoulement est déterminé par la pente du terrain, par la perméabilité et par la saturation en eau de la couche superficielle du sol.</p>
<p>Ces deux derniers paramètres sont régis par la texture (argile, limon, sable) et par la structure (organisation des grains) du sol. Les eaux s’infiltrent si elles ont la possibilité de stagner et s’il existe des espaces connectés et libres.</p>
<p>Un <a href="https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125609">indicateur spatial a été conçu par le BRGM</a> pour évaluer la capacité du sol à laisser ruisseler ou s’infiltrer les eaux de surface. Cette approche permet de traduire la part d’eau qui s’infiltre et qui ruisselle.</p>
<p>Les terrains les plus infiltrant concernent les sols limoneux du nord de la France et les sols développés sur les roches calcaires (Lorraine, Côte-des-Bars, Jura, Berry, Bassin de la Sarthe, Brenne, Poitou, Charentes, Périgord, Causses du Quercy, Grands Causse, bordure cévenole, Provence).</p>
<p>À l’inverse, les secteurs les plus ruisselants sont constitués des marnes, tourbes ou argiles peu perméables, des terrains en forte pente des Alpes et des Pyrénées et des sols saturés en eau situés en vallées – plaine d’Alsace et des grandes rivières, par exemple – et en zones humides – Camargues et marais atlantiques.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=486&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=486&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=486&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=611&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=611&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/403351/original/file-20210528-13-1b2ceqf.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=611&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Les territoires favorables à l’infiltration des eaux.</span>
<span class="attribution"><span class="source">BRGM</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Plusieurs éléments, comme l’intensité et la quantité des pluies, la couverture végétale, l’activité biologique et les aménagements liés aux activités humaines, peuvent agir sur la capacité du sol à absorber l’eau.</p>
<p>Les orages estivaux ne sont, par exemple, pas favorables à une infiltration efficace. Les pluies violentes impactent tout d’abord la texture des sols : elles désagrègent la terre en surface et créent une couche superficielle imperméable, appelée « croûte de battance », qui favorise le ruissellement.</p>
<p>Ensuite, en cas de pluies importantes, le sol n’est plus en capacité d’absorber toute l’eau, les pores étant saturés. Notons que le couvert végétal permet d’atténuer l’intensité des pluies, en créant une barrière aux eaux de ruissellement et maintient une bonne structuration du sol.</p>
<p>Rappelons enfin que les aménagements humains ont intensifié l’imperméabilisation des sols, créant de nouvelles « barrières à eaux » : routes bitumées, urbanisation, déforestation ou compaction des sols agricoles.</p>
<p>Des actions sont actuellement mises en œuvre pour permettre aux eaux pluviales de retrouver leur chemin naturel. De plus en plus de métropoles mettent en place une politique d’infiltration des eaux pluviales à la parcelle (comme à Rennes ou Paris). Les agriculteurs modifient également leurs pratiques afin de ne pas laisser le sol nu (cultures d’hiver), de décompacter les sols et de bloquer le ruissellement grâce aux haies et bandes enherbées.</p>
<h2>La rétention des sols et les végétaux</h2>
<p>Une fois franchie la couche superficielle, l’eau circule dans les pores du sol et rencontre de nouveaux obstacles.</p>
<p>Évidemment, la perméabilité du sol et la saturation en eau jouent toujours un rôle important dans la circulation des eaux dans les couches plus profondes du sol.</p>
<p>Les particules du sol exercent des forces de capillarité capables de retenir l’eau. Celle-ci est emprisonnée sous forme d’humidité et sa mobilité devient très réduite. La capacité de rétention d’un sol dépend de sa texture et de sa porosité. Les argiles et les sols riches en matière organique, ainsi que les sols faiblement poreux retiennent plus fortement les eaux.</p>
<p>Une partie de ces eaux immobilisées peut être restituée aux plantes. Cette eau est puisée par les racines et dirigée vers les tiges et les feuilles.</p>
<p>Elle est alors évaporée par transpiration vers l’atmosphère. L’évapotranspiration reprend la quasi-totalité des eaux infiltrées lorsque la végétation est active, soit habituellement d’avril à octobre-novembre.</p>
<h2>Le labyrinthe de l’écoulement gravitaire</h2>
<p>On le comprend, il faut que le sol soit saturé d’eau pour permettre un écoulement gravitaire vers les couches inférieures. Cet excédent – non retenu par les sols et non absorbé par les végétaux – peut enfin percoler vers la profondeur.</p>
<p>Seule la force de gravité s’exerce alors sur l’écoulement de l’eau. Au printemps et en été, la part d’eau qui s’infiltre en profondeur est inexistante, sauf lors d’un évènement pluviométrique exceptionnel.</p>
<p>Cependant, l’eau ne circule pas verticalement en ligne droite et peut emprunter différents chemins à travers la roche pour atteindre la nappe. La distance réelle parcourue dépend de la porosité efficace de la roche traversée, c’est-à-dire à l’existence de vides interconnectés.</p>
<p>La vitesse de l’eau peut être très lente si l’eau circule au sein de pores peu connectés, rapide si l’eau circule à travers des fissures, des fractures ou des karts. La vitesse d’infiltration peut être ainsi de l’ordre du mètre par an (craie du Bassin parisien), d’un mètre par mois (calcaires de Beauce), d’un mètre par jour (alluvions) et de plusieurs dizaines de mètres par jour pour les systèmes très fissurés de type karstique (calcaire karstifié de la bordure cévenole).</p>
<p>Le temps de transfert jusqu’à la nappe dépend également de l’épaisseur de la zone non saturée traversée. Les nappes d’accompagnement de cours d’eau, appelées nappes alluviales, sont proches de la surface du sol en vallée humide. La profondeur maximale d’une nappe libre en France métropolitaine est d’environ 80 mètres sur la craie du plateau picard.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=285&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=285&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=285&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=358&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=358&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/402811/original/file-20210526-17-1825gn0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=358&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Les différents types de porosité d’une roche.</span>
<span class="attribution"><span class="source">BRGM</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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<h2>Quand l’eau atteint la nappe</h2>
<p>Après avoir franchi tous ces obstacles, l’eau de pluie aura mis de quelques heures à plusieurs mois pour atteindre la nappe.</p>
<p>Au printemps et en été, un épisode pluviométrique important pourra provoquer un épisode de recharge momentanée, permettant de soutenir les niveaux, voire ponctuellement d’y observer une hausse.</p>
<p>Les tendances dépendront des cumuls pluviométriques locaux, de l’évapotranspiration et des demandes en eau. Cependant, ces nappes sont également sensibles à une sécheresse prolongée. Elles se vidangent rapidement et peuvent atteindre des niveaux bas en quelques semaines en absence d’apports pluviométriques notables.</p>
<p>Les écoulements entre la surface et la nappe sont plus lents sur les nappes inertielles, jusqu’à 2 à 3 mois pour les nappes de la craie et les nappes de formations tertiaires. Ces nappes sont peu sensibles à une sécheresse prolongée. Au printemps et en été, les précipitations n’engendrent pas de recharge des nappes inertielles, sauf événements pluviométriques très exceptionnels.</p>
<p>En effet, les eaux n’arrivent pas d’un coup (comme une chasse d’eau) à la nappe mais de façon dispersée dans le temps. Ce phénomène se traduit alors par un ralentissement de la vidange, plusieurs semaines après l’épisode pluviométrique, difficilement décelable sur les niveaux de la nappe.</p>
<p>L’estimation de la part des pluies infiltrée en profondeur demeure complexe et difficilement quantifiable. Il est donc préférable d’attendre, de quelques jours à plusieurs semaines, pour observer l’impact d’un épisode pluviométrique sur les niveaux des puits surveillés.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/161482/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Violaine Bault ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>L’enchaînement de semaines pluvieuses laisse espérer une recharge des réserves d’eau souterraines… Mais c’est ignorer les multiples obstacles que rencontre la pluie pour rejoindre les nappes !Violaine Bault, Ingénieur hydrogéologue, BRGMLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1509762021-02-25T18:02:00Z2021-02-25T18:02:00ZL'impact des médicaments sur l'environnement étudié dans des rivières artificielles<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/386520/original/file-20210225-15-h7um4k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=33%2C31%2C1807%2C1161&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">La moule zébrée, une espèce invasive d'eau douce, a été utilisée pour déterminer de la pollution des rivières par cinq médicaments : paracétamol, irbesartan, diclofénac, naproxène et carbamazépine.
</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moule_z%C3%A9br%C3%A9e_Lambersart.jpg">F Lamiot - Wikimedia Commons</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Les services rendus par les écosystèmes aquatiques sont d’une importance capitale, qui conduit à une attente sociétale forte quant au maintien de leur qualité. Or ces milieux sont le réceptacle d’un grand nombre de substances contaminantes émises par les activités humaines. Les effluents issus des stations d’épuration se révèlent être une source majeure et chronique de pollution, en particulier par des molécules dites « émergentes », catégorie qui inclue les médicaments et dont les impacts sur l’environnement sont très mal connus.</p>
<p>Pour mieux appréhender les effets possibles de ces molécules contaminantes, un volet du projet européen de coopération <a href="https://www.interregdiadem.eu">INTERREG DIADeM</a> (pour Développement d’une approche intégrée pour le diagnostic de la qualité des eaux de la Meuse) s’est attaché à étudier les effets d’un mélange de cinq molécules – le paracétamol (analgésique), l’irbesartan (antihypertenseur), le diclofénac (anti-inflammatoire), le naproxène (anti-inflammatoire) et la carbamazépine (neuroleptique) – sur différentes espèces, et tout particulièrement sur un mollusque bivalve très étudié en écotoxicologie aquatique : la moule zébrée ou dreissène (<em>Dreissena polymorpha</em>).</p>
<h2>Un cocktail de médicaments toxique pour les organismes de nos rivières ?</h2>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=396&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=396&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=396&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=498&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=498&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/386514/original/file-20210225-19-ji3wkx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=498&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Vue aérienne des 12 rivières artificielles.</span>
<span class="attribution"><span class="source">DR</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<span class="caption">Les rivières artificielles vues de près.</span>
<span class="attribution"><span class="source">DR</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>Tenir compte de la complexité d’un écosystème aquatique tout en contrôlant le facteur contaminant est impossible en rivière étant donné la présence de beaucoup d’autres molécules (hydrocarbures, métaux, pesticides…). Le consortium du projet a donc réalisé, entre octobre 2017 et octobre 2018, une expérimentation originale en créant des rivières artificielles (mésocosmes) afin de tester une gamme de concentrations représentatives des concentrations environnementales médianes ou de celles de rivières très contaminées.</p>
<p>Présents sur une plate-forme de l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=Nol4dLG-lnQ">INERIS</a>), ces dispositifs permettent, après une phase de reconstruction des écosystèmes de 6 mois, d’étudier les effets des molécules dans un contexte d’exposition chronique (jusqu’à 6 mois) sur les organismes aquatiques.</p>
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<p><br>À l’exception du paracétamol, les molécules étudiées sont retrouvées dans les tissus mous des dreissènes mais uniquement pour l’exposition aux concentrations les plus fortes (condition C) et ce, à partir de huit semaines d’exposition jusqu’à la fin de l’expérimentation, soit 23 semaines.<br></p>
<figure class="align-center zoomable">
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<span class="caption">Concentration en Carbamazépine, Diclofénac, Irbésartan et Naproxène (celle du paracétamol est inférieure à la limite de détection) dans les tissus mous de la dreissène après 8, 16 ou 23 semaines d’exposition à la condition C (voir tableau 1).</span>
<span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
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<p><br>Ces résultats qui soulignent la capacité des contaminants à s’accumuler dans les organismes aquatiques. Mais peuvent-ils interagir avec les biomolécules constitutives du vivant et perturber des fonctions physiologiques ? Pour le savoir, les réponses de plusieurs marqueurs de processus biologiques tels que la reproduction, le métabolisme énergétique, l’immunité ou encore l’intégrité de l’ADN ont été relevées au cours de l’exposition à ces contaminants.</p>
<h2>Reproduction inhibée, digestion stimulée</h2>
<p>Après 8 semaines d’exposition, les organismes sont normalement en période de maturité maximale, celle au cours de laquelle ils émettent des gamètes (ovules et spermatozoïdes) dans le milieu. Ce schéma, classique du cycle de reproduction, est bien retrouvé chez les individus mâles exposés aux conditions témoin et A, avec 80 % des individus ayant émis leurs gamètes. Pour les organismes exposés aux plus fortes concentrations en médicaments, en revanche, on observe un retard dans le cycle avec un pourcentage important d’individus n’ayant pas émis de gamètes (pré-ponte), en particulier pour la condition C.</p>
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<span class="caption">Pourcentage des individus mâles aux différents stades de leur reproduction (maturation, pré-ponte ou post-ponte).</span>
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<p>Si ces résultats suggèrent que les médicaments utilisés ont un effet direct sur le processus de reproduction de la dreissène, ils semblent aussi montrer une réallocation de l’énergie vers des mécanismes de défense au détriment de la reproduction. Ils pourraient également révéler les conséquences d’un milieu de vie moins favorable quant à la disponibilité alimentaire (principalement du phytoplancton), laquelle peut aussi être impactée par de telles contaminations.</p>
<p>D’un point de vue énergétique, après 16 semaines d’exposition, on observe une augmentation de l’activité de la lipase – une enzyme digestive – chez les dreissènes exposées aux 3 concentrations. Dès lors, deux hypothèses sont possibles : soit le cocktail de médicaments a une influence directe sur l’enzyme (induction), soit une influence indirecte via un effet sur la ressource alimentaire. Le mollusque pourrait ainsi augmenter ses capacités digestives afin d’optimiser l’assimilation de nutriments issus de la digestion d’une nourriture devenue plus rare ou de moins bonne qualité.</p>
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<span class="caption">Activité de la lipase chez des dreissènes exposées en mésocosme durant 8 et 16 semaines à un mélange de médicaments (voir Tableau 1).</span>
<span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span>
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<h2>Les polluants réduisent l’immunité</h2>
<p>En parallèle, le projet s’est également intéressé aux cellules assurant l’immunité chez les invertébrés : les hémocytes. L’intégrité de l’ADN de ces cellules a été évaluée par le test dit <a href="https://envlit.ifremer.fr/infos/glossaire/t/test_comete">« des comètes </a>» : si l’ADN est fragmenté, on observe une allure de comète, avec l’ADN intact dans la tête et les fragments dans la queue de la « comète » (« tail DNA »). À 8 et 23 semaines d’exposition, on observe une augmentation du pourcentage d’ADN dans la queue de comète, en particulier chez les organismes exposés à la condition C. Cela traduit un endommagement de l’ADN donc une génotoxicité de l’environnement sur les hémocytes de ces organismes.</p>
<p>De façon complémentaire, la capacité de phagocytose (internalisation de corps étrangers pour les détruire) des hémocytes peut être mesurée à l’aide de billes. Le nombre moyen de billes phagocytées par chaque hémocyte diminue ainsi après 8 semaines chez les dreissènes exposées aux conditions B et C, soulignant un effet de la contamination sur l’activité de ces cellules donc sur leur capacité de défense en cas de présence de micro-organismes dans l’eau.</p>
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<span class="caption">Intégrité de l’ADN ( % de « tail DNA », test des comètes) des hémocytes de dreissènes exposées durant 8 et 23 semaines à un mélange de médicaments dans les mésocosomes (voir tableau 1).</span>
<span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=443&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=443&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/371535/original/file-20201126-17-lura6i.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=443&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Figure 5 : nombre de billes phagocytées par hémocytes de dreissènes exposées durant 8 semaines à un mélange de médicaments dans les mésocosomes (voir tableau 1).</span>
<span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span>
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<h2>Un modèle de surveillance écologique</h2>
<p>L’ensemble de ces résultats permet de mieux appréhender les effets écotoxiques directs et indirects d’une contamination par les médicaments sur un organisme modèle. De tels effets apparaissent pour les plus fortes concentrations, représentatives de celles relevées dans de nombreuses régions du monde dont les rivières sont soumises à des fortes pressions anthropiques.</p>
<p>L’étude souligne également l’intérêt des mésocosmes et de leurs conditions proches de celles des écosystèmes naturels pour évaluer les effets des médicaments sur un environnement aquatique. Un tel outil laisse entrevoir les conséquences écotoxiques sur un milieu exposé pendant plusieurs mois à un cocktail de molécules contaminantes. Bref, d’approcher un certain réalisme environnemental.</p>
<hr>
<p><em>L’auteur remercie les personnes ayant contribué à ces travaux : M. Palos Ladeiro, O. Dedourge-Geffard, M. Bonnard (Université Reims Champagne Ardenne) ; S. Joachim, J.M. Porcher (INERIS) ; K. Nott S. Ronkart (SWDE) ; C. Robert (CERgroupe).</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/150976/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Alain Geffard a reçu des financements de Fonds européen de développement régional (FEDER) dans le cadre du programme INTERREG FWVL </span></em></p>Les effets secondaires des médicaments sur l'homme sont bien référencés. Des cours d'eau artificiels permettent désormais de les mesurer sur les écosystèmes fluviaux. Plongée en eaux contaminées.Alain Geffard, Professeur , Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1451202020-10-15T19:54:17Z2020-10-15T19:54:17ZUne solution radicale et portative pour purifier l’eau<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la science 2020 (du 2 au 12 octobre 2020 en métropole et du 6 au 16 novembre en Corse, en outre-mer et à l’international) dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition a pour thème : « Planète Nature ». Retrouvez tous les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<p>Depuis l’espace, on comprend combien la Terre, qui abrite l’humanité depuis si longtemps, est justement nommée « la planète bleue ». Elle doit cette couleur notamment aux océans qui recouvrent environ 80 % de sa surface. De prime abord, l’eau n’apparaît donc pas comme une ressource rare sur notre planète. Cependant avons-nous bien conscience que l’eau douce, la seule que nous puissions consommer, constitue seulement une infime fraction de ce colossal volume, <a href="https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/where-earths-water?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects">environ 2,5 %</a>.</p>
<p>Compte tenu de la spectaculaire croissance démographique à prévoir, la nécessité de protéger ce capital se fait plus prégnante, car, c’est une évidence, nous ne pourrons survivre à une pénurie d’eau douce.</p>
<h2>La pollution de l’eau persiste longtemps après l’interdiction de produits polluants</h2>
<p>Or, les activités humaines de toutes sortes ont mené à une pollution profonde des ressources d’eau douce. En France et ailleurs, les méthodes de purification mises en place dans les stations d’épuration et de traitement des eaux permettent encore aujourd’hui de fournir aux populations une <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/?uri=celex:31998L0083">eau de qualité</a> ; néanmoins les instances environnementales <a href="https://france3-regions.francetvinfo.fr/pays-de-la-loire/loire-atlantique/nantes/dossier-pesticides-etat-lieux-inquietant-eau-pays-loire-1733693.html">sont inquiètes</a>.</p>
<p>Par exemple, les concentrations de certains polluants organiques (c’est-à-dire des molécules constituées d’atomes légers tels que le carbone, l’oxygène, l’hydrogène, etc.) <a href="https://www.cieau.com/connaitre-leau/la-pollution-de-leau/pollution-ressource-eau-comment-reduire/">augmentent dangereusement dans les eaux de surface et les sources profondes</a> : des produits herbicides interdits depuis plus de trente ans subsistent dans les sols, que l’eau de pluie continue à lessiver. Ces produits se retrouvent progressivement disséminés dans les nappes phréatiques et les cours d’eau.</p>
<p>Pire encore, certaines substances ne sont pas efficacement retirées des eaux polluées par les méthodes traditionnelles. Ainsi, le glyphosate <a href="https://www.lenntech.fr/adsorption.htm">est mal retenu dans le réseau poreux des charbons actifs</a> utilisés dans les stations d’épuration pour piéger des espèces moléculaires « insolites », comme les antibiotiques, herbicides, produits d’hygiène personnelle, perturbateurs endocriniens. Leur présence dans l’eau douce est bien entendu anormale et n’est pas sans conséquence. L’Inserm a par exemple démontré que les femmes enceintes ayant consommé une eau polluée par l’atrazine, herbicide interdit dans l’Union européenne depuis 2003, <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3222984/">avaient un risque de 70 % de mettre au monde un enfant avec une malformation crânienne</a>.</p>
<h2>L’incinération électrochimique : une méthode complémentaire efficace</h2>
<p>Les méthodes actuelles ont fait leurs preuves pour purifier certains composés, mais d’autres passent à travers les mailles du filet.</p>
<p>Nous nous penchons sur des méthodes complémentaires qui permettraient de resserrer ces mailles. Une de ces méthodes est radicale, mais d’une très grande efficacité : elle consiste à « minéraliser » ces fameuses substances récalcitrantes. On transforme la matière organique potentiellement dangereuse en substances plus simples et inoffensives, comme le dioxyde de carbone, l’eau ou l’ammoniaque – des espèces aisément traitées par les méthodes de purification traditionnelles.</p>
<p>« Minéraliser » revient à anéantir les liaisons chimiques extrêmement solides qui constituent la matière organique. C’est assurément difficile. Pourtant, il existe une molécule dont la simplicité n’a d’égal que sa remarquable efficacité pour minéraliser les espèces organiques : c’est l’hydroxyle, de formule OH. Cette petite molécule est un oxydant trois fois plus puissant que l’eau de Javel. En contrepartie, elle est tellement réactive qu’elle ne peut être préparée, stockée et utilisée quand on en a besoin : il faut la produire <em>in situ</em>, au bon moment et au bon endroit.</p>
<p>Les hydroxyles sont des radicaux, c’est-à-dire des molécules intrinsèquement instables, « voraces », qui peuvent minéraliser pratiquement n’importe quelle molécule organique. Prenons le cas d’une molécule constituée seulement de carbone, oxygène et hydrogène. L’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Processus_d%27oxydation_avanc%C3%A9">attaque d’un ou plusieurs hydroxyles</a> sur cette dernière entraîne une série de réactions en chaîne aboutissant à la dégradation progressive de la molécule jusqu’à ce qu’il ne reste que ses éléments constitutifs les plus simples : du dioxyde de carbone CO<sub>2</sub> et de l’eau H<sub>2</sub>O.</p>
<h2>Une technologie sans fil pour un traitement efficace de l’eau polluée</h2>
<p>Il existe plusieurs méthodes pour produire les hydroxyles. Parmi elles, une méthode qui semble avantageuse en termes de coût et d’efficacité est la « minéralisation électrochimique sans fil ».</p>
<p>Le principe de cette méthode est simple : dans un espace délimité par deux bornes de charges opposées, se crée naturellement un champ de force que l’on appelle champ électrostatique. Toute matière placée dans cet espace est soumise à ce champ de force, et subit ce que l’on appelle une polarisation : les charges mobiles présentes dans la matière se réorganisent et se concentrent, dessinant des zones plutôt chargées positivement, et d’autres, plutôt chargées négativement. Bref : des pôles apparaissent dans la matière sous l’action du champ de force électrostatique.</p>
<p>Des microparticules constituées de carbone et de bore, deux atomes voisins dans la classification périodique des éléments, vont bien sûr également se polariser lorsqu’elles sont placées dans un champ électrostatique. Mais en présence d’eau, toutes ces microparticules polarisées vont se comporter comme autant de microréacteurs produisant les hydroxyles par oxydation de l’eau, avec efficacité, de manière uniforme dans l’ensemble du volume à traiter où les microparticules sont dispersées.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="Schéma de la polarisation sous l’effet d’un champ électrique" src="https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=295&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=295&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=295&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=370&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=370&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/359185/original/file-20200921-24-1y0c457.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=370&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Les microparticules de carbone et bore s’orientent et se polarisent sous l’effet du champ électrique, ce qui provoque la formation de radicaux hydroxyles, des espèces chimiques très réactives qui s’attaquent aux polluants organiques.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Yann Pellegrin</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>Pour traiter des échantillons d’eau polluée par des matières organiques, on ajoute ces microparticules dans l’eau à purifier et on applique le champ électrique, ce qui génère les hydroxyles qui brisent les liaisons chimiques de la matière polluante. Comme les microparticules sont isolées les unes des autres, et ne sont reliées à aucune alimentation, on parle de « minéralisation sans fil ». Étant donné qu’elles sont insolubles dans l’eau, elles sont aisément retirées du milieu à traiter par une simple étape de filtration.</p>
<p>Les hydroxyles sont également efficaces pour <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Stress_oxydant">inactiver des substances pathogènes biologiques</a>, comme des bactéries, ce qui démontre le fort potentiel de la minéralisation sans fil en tant que traitement complémentaire des eaux polluées.</p>
<h2>Développer un prototype portatif</h2>
<p><a href="http://www.waterjpi.eu/joint-calls/joint-call-2018-waterworks-2017/booklet/spy">Nous développons</a> actuellement un prototype de purificateur portatif fondé sur la technologie de minéralisation sans fil. L’objectif est d’assembler un appareil capable de traiter des eaux polluées en flux continu.</p>
<p>Prenons l’exemple d’une entreprise dont l’activité l’amène à produire des eaux polluées : ne disposant pas localement d’usine de traitement de l’eau, l’entreprise doit stocker ce volume d’eau puis sous-traiter avec un organisme spécialisé. Cela nécessite des frais additionnels et le transport de gros volumes d’eau polluée.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=364&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=364&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=364&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=457&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=457&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/359187/original/file-20200921-22-m06vwp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=457&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">L’eau passerait plusieurs fois dans une cuve, le réacteur, contenant les microparticules qui génèrent <em>in situ</em> les radicaux hydroxyles, pour réduire petit à petit la concentration en polluants organiques.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Yann Pellegrin</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<p>Dans une telle situation, l’utilisation d’un prototype portatif capable de purifier l’eau localement serait un avantage certain : l’appareil pomperait l’eau polluée stockée dans une piscine de rétention, cette eau passerait à travers un réacteur contenant les microparticules capables de générer les hydroxyles. Dans ce réacteur, les polluants organiques même les plus récalcitrants seraient anéantis sous l’action combinée du champ électrostatique et des microparticules. Puis l’eau purifiée serait évacuée dans la piscine de rétention dont elle provient. Dans ce circuit fermé, l’eau serait ainsi progressivement traitée jusqu’à la disparition des polluants. Tout ceci reste à réaliser !</p>
<h2>Vérifier l’efficacité de la purification grâce à des détecteurs très sensibles</h2>
<p>Pour s’assurer de la qualité de l’eau traitée, un système de <a href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-anchem-060908-155305">détecteurs très sensibles</a> est spécialement développé.</p>
<p>Dotés d’une très grande sensibilité, ces détecteurs seront placés à l’entrée et à la sortie du réacteur. D’une part, ils permettront de mesurer l’efficacité de la purification, en indiquant si l’eau est plus pure en sortie de réacteur qu’en entrée. Il est en effet probable que plusieurs cycles de passage soient nécessaires pour des eaux très polluées. D’autre part, les détecteurs permettront de déterminer à quel moment arrêter la purification, en indiquant si la concentration des polluants est passée en dessous des seuils souhaités ou imposés par les <a href="https://ec.europa.eu/environment/water/">instances environnementales européennes</a>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/145120/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Yann Pellegrin a reçu des financements du Water JPI Joint Call. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Robert Forster a reçu des financements du Water JPI Joint Call.</span></em></p>Certains polluants subsistent dans l’eau malgré les traitements appliqués en station d’épuration. La technologie « électrochimique sans-fil » permet de mieux traiter les eaux polluées.Yann Pellegrin, Directeur de recherche CNRS, Université de NantesRobert Forster, Professor of Physical Chemistry, Dublin City UniversityLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1158092019-04-22T20:43:19Z2019-04-22T20:43:19ZLa gestion de la sécheresse au Cap peut servir d’exemple à d’autres villes<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/270252/original/file-20190422-28106-14m3xez.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le Cap a frôlé le « Jour zéro » – celui où l’eau ne coule plus des robinets – en août 2018. </span> <span class="attribution"><span class="source">Shutterstock</span></span></figcaption></figure><p>Les phénomènes météorologiques extrêmes, comme le <a href="https://theconversation.com/idai-cyclone-sans-frontieres-114031">cyclone Idai</a>, qui a récemment dévasté Beira (Mozambique) et l’<a href="https://www.worldweatherattribution.org/hurricane-harvey-august-2017/">ouragan Harvey</a> qui a frappé Houston (États-Unis) en 2017, constituent <a href="https://tandfonline.com/doi/full/10.1080/07900627.2017.1335186">des situations d’urgence climatique</a> auxquelles les villes doivent de plus en plus souvent se préparer.</p>
<p>Les métropoles, en particulier celles <a href="https://unhabitat.org/un-habitat-thematic-guide-addressing-the-most-vulnerable-first-pro-poor-climate-action-in-informal-settlements/">dont la superficie s’accroît de manière informelle</a> dans les pays en développement, sont sévèrement touchées par ces bouleversements climatiques. Même si les tempêtes soudaines ont souvent des effets dévastateurs, des phénomènes plus progressifs, comme la sécheresse, sont tout aussi délétères.</p>
<p>Les villes doivent absolument améliorer leur capacité d’adaptation à ce type de phénomène. L’une des meilleures façons de le faire est de tirer des leçons de ce qu’ont vécu d’autres villes dans des situations d’urgence climatique. Cela constitue un excellent moyen de prévenir de futurs chocs et tensions dans des circonstances similaires.</p>
<p>La grave sécheresse qui sévit au Cap – qui a un temps fait planer la menace du <a href="https://theconversation.com/jour-zero-du-cap-a-sao-paulo-les-grandes-villes-face-a-la-penurie-deau-94620">« Jour zéro »</a> où les robinets de la ville auraient dû être coupés – est un excellent exemple. Ici, la catastrophe a été évitée de justesse : après une augmentation de la pluviométrie en 2018 et un rationnement significatif des ressources de la ville, les réservoirs sont plus remplis qu’ils ne l’étaient en 2017 et 2018… même si la prudence reste de mise jusqu’aux pluies hivernales.</p>
<p>J’ai conduit des <a href="https://www.africancentreforcities.net/wp-content/uploads/2019/02/Ziervogel-2019-Lessons-from-Cape-Town-Drought_A.pdf">recherches</a> visant à établir les principales leçons à tirer de la sécheresse au Cap.</p>
<p>J’en ai conclu que les autorités locales devaient concentrer leurs efforts dans <a href="https://www.africancentreforcities.net/wp-content/uploads/2019/02/CSP_climate_drought-lessons_20190218.pdf">plusieurs domaines</a> afin d’améliorer la gestion des ressources hydrauliques en milieu urbain, et de mieux s’adapter aux risques climatiques. Cela nécessite notamment de rassembler des informations, communiquer, faire appel à des spécialistes et se montrer flexible pour prendre des décisions adaptées à la situation.</p>
<p>Autre élément essentiel : l’action gouvernementale doit être renforcée. Après trois ans de faibles précipitations, le niveau d’eau des réservoirs de la ville était très bas, et le manque de coopération entre les autorités nationales, provinciales et municipales a exacerbé le problème.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"990698902998409218"}"></div></p>
<h2>Conclusions de l’étude</h2>
<p>Mes recherches indiquent qu’une gestion efficace des ressources en eau requiert la mise en place d’un système de responsabilité mutuelle entre les responsables municipaux, provinciaux et nationaux.</p>
<p>En Afrique du Sud, le <a href="https://www.gov.za/about-sa/water-affairs">ministère de l’Eau et de l’Assainissement</a> est chargé de s’assurer que des quantités suffisantes d’eau, souvent stockées dans des réservoirs placés sous la responsabilité des municipalités, sont disponibles. Lesdites municipalités sont mandatées pour distribuer l’eau à leurs administrés. La coopération entre les différentes sphères du gouvernement est donc vitale.</p>
<p>Ces différentes sphères sont donc amenées à se chevaucher, ce qui est source de confusion, et les autorités se rejettent souvent la responsabilité : une branche du gouvernement affirme qu’une compétence particulière n’est pas de son ressort, et laisse à d’autres le soin de faire le travail.</p>
<p>Afin d’éviter ce problème, il est nécessaire d’établir clairement les responsabilités et le rôle de chacun, et de développer le concept de responsabilité mutuelle. Pour y parvenir, les compétences techniques et les relations personnelles et institutionnelles en jeu doivent être renforcées. Cela réclame fermeté et autorité de la part des dirigeants.</p>
<p>La collaboration au sein des services municipaux doit aussi être améliorée. La sécheresse au Cap en démontre l’importance. Avant 2017, la coopération entre les différents services en cas de problème d’approvisionnement en eau était limitée. Cependant, durant la sécheresse, à mesure que la gravité de la crise se précisait, ils ont coordonné leurs efforts.</p>
<p>La collaboration au sein du gouvernement est importante, mais elle ne doit pas s’y limiter. En temps de crise, c’est toute la société qui doit être mise à contribution, y compris les particuliers et les entreprises. L’expertise technique doit être contrebalancée par le point de vue et les préoccupations des citoyens. De tels partenariats aident à changer de perspective et à mesurer les efforts nécessaires pour résoudre des problèmes complexes.</p>
<p>Les municipalités qui ont développé des relations solides avec les différents acteurs de la vie locale dans le cadre de leurs activités sont mieux placées pour réagir de façon efficace en situation de crise, parce qu’elles peuvent exploiter plus facilement les connaissances et les contributions potentielles des différents intervenants.</p>
<p>La <a href="http://www.nmbbusinesschamber.co.za/">Chambre de commerce</a> de Nelson Mandela Bay a ainsi renforcé ses relations avec la municipalité pour faciliter les liens avec les entreprises. En effet, toutes ont besoin d’électricité, d’eau, et d’un système de transports et de logistique performant. Il est donc nécessaire d’améliorer ces secteurs. La municipalité a mis en place des équipes de bénévoles qualifiés dans ces domaines, recrutés parmi le personnel des entreprises membres de la Chambre de commerce.</p>
<p>En outre, la métropole s’est engagée à ce que des cadres supérieurs assistent aux réunions des équipes de spécialistes pour s’assurer que leurs plans d’action soient bel et bien mis en œuvre. Ce genre de relation est précieux en temps de crise.</p>
<h2>Pistes de réflexion</h2>
<p>Mon étude porte sur le cas du Cap, mais ses résultats s’appliquent à toutes les villes qui souhaitent renforcer leurs capacités d’adaptation au changement climatique. Certes, les métropoles doivent prêter davantage attention à la façon dont les variations climatiques affectent leurs ressources, en particulier l’eau. Mais il est tout aussi important d’améliorer la gestion du système d’approvisionnement. Une ville bien adaptée est une ville où les responsabilités de chacun sont clairement définies, et où les différentes sphères du gouvernement, et les services qui les composent, collaborent efficacement.</p>
<p>Pour améliorer ces capacités d’adaptation, de nouvelles compétences sont nécessaires. Les autorités locales doivent apprendre à développer des partenariats, faire preuve de davantage de souplesse et soutenir l’apprentissage. Or c’est bien ce type de compétences qui fait souvent défaut aux équipes dirigeantes à l’échelle municipale.</p>
<hr>
<p><em>Traduit de l’anglais par Iris Le Guinio pour <a href="http://www.fastforword.fr/">Fast ForWord</a>.</em></p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Créé en 2007 pour favoriser le partage des connaissances scientifiques sur les questions de société, Axa Research Fund soutient plus de 600 projets à travers le monde portés par des chercheurs de 54 nationalités. Pour en savoir plus, rendez-vous sur le site du <a href="https://www.axa-research.org">Axa Research Fund</a></em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/115809/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Gina Ziervogel a reçu des financements du Axa Research Fund pour ses travaux sur la gouvernance urbaine dans le cadre de la chaire « Initiative climat et développement en Afrique ». Les conclusions de cet article sont basées sur des travaux soutenus par le programme de soutien aux villes du Trésor national sud-africain. Les opinions présentées sont celles de l’autrice.</span></em></p>Une gestion efficace des ressources en eau requiert la mise en place d’un système de responsabilité mutuelle entre les responsables municipaux, provinciaux et nationaux.Gina Ziervogel, Associate Professor, Department of Environmental and Geographical Science and African Climate and Development Initiative Research Chair, University of Cape TownLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1094752019-03-16T15:19:13Z2019-03-16T15:19:13ZDes nanoparticules de fer pour dépolluer les sols<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/264138/original/file-20190315-28505-8uj7t6.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=1%2C10%2C957%2C656&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Les chantiers du Grand Paris, comme la construction de la ligne 15 du métro, exigent de dépolluer d'anciens sites industriels. Selon la Direction régionale et interdépartementale de l’environnement et de l’énergie (Driee) d’Île-de-France, 5.000 hectares de sols seraient pollués dans l’agglomération parisienne, à cause de l’héritage industriel très important de la région.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.facebook.com/GrandParisExpress/photos/bc.AbqwuN9AjJoru5XbFKRu2RXt1XVrQpYy-RmKKRhEIA02A4uMcNqK5le-JWaFd3B1PsNT7V1qZFMTaaVP6BHDV79tOeLFRBR4OOxhO5yeTs_iKoYVxSTFMiVceBAJ8t0_95h5R8T19OhYmCWH804xl2jP/457400924384361/?type=1&opaqueCursor=AbpvIf_gEOQod0QBw1SpxFz4TwCSJ7bQ-kI1TMpWjkZ-ukNVWYtbF1SOzaEB6DgrI5ayFvpzkPWLS8VzQ5mrqL6GgCQzZVImaYTiElWbvy1cL0GmezAXEsNmf4SaCJAHw4O7mTSeB_F5a1-ZXf0W5Q8Mg7uIQSIpsAl37iRxjCzesDNswAWTn7xVUSX_5ibvoLLWcDgdxPfSKDYAvKeok_EnAm7t7lGjhVj_B_WRNC-9c546BjEXwVEa7E3jHQ--6k_RmRvy2jWxe86TTdEcpG6cTMAzo2WWObsbyvboz1JNA6QbcVpUimK8hpQPbupXNmxqze9dIQBfmZP07gDHgRZ-McJoEPK8deQzs2f-_b59TVsNLuvsNUnM2y9SurvDWDVPKxg4WbSvX6QSZ95D_cQst8Ayr_I0-O7jrOXYsGiFgOo1gCRquGFgH19pkkIh8x4&theater">Grand Paris Express/Facebook</a></span></figcaption></figure><p>Dans les territoires à forte tradition industrielle – par exemple en France, la Lorraine, le Nord-Pas-de-Calais, l’Île-de-France et la région lyonnaise –, les mutations économiques ont conduit à la fermeture de nombreuses usines. Ces sites abandonnés laissent derrière eux de vastes surfaces souvent touchées par la pollution des sols et des nappes souterraines. Suivant les situations, les polluants peuvent être des hydrocarbures pétroliers, des solvants chlorés (comme le trichloroéthène) et/ou des métaux comme le plomb, le zinc, le cadmium, etc.</p>
<p>Au cœur des grandes villes, la forte pression foncière a incité à une dépollution rapide des sols et à des projets de réaménagement. C’est le cas, par exemple, du Stade de France à Saint-Denis, construit sur le terrain d’une <a href="https://www.anteagroup.fr/fr/projets/dpollution-du-sous-sol-du-stade-de-france">ancienne usine à gaz</a>, ou du <a href="http://www.rhone-alpes.ademe.fr/sites/default/files/files/DI/territoire_villes_durables/Exemples_LyonConfluence.pdf">quartier Lyon Confluences</a>, autrefois dédié à des activités industrielles et logistiques.</p>
<p>Dans les zones moins convoitées, hors des grandes agglomérations, ces lieux sont souvent délaissés. En France, on recense début 2019 près de 7 000 sites pollués ou potentiellement pollués, répertoriés dans la <a href="https://basol.developpement-durable.gouv.fr/">base Basol</a>, publiée par le ministère de la Transition écologique et solidaire. Une autre base de données, <a href="http://www.georisques.gouv.fr/dossiers/inventaire-historique-des-sites-industriels-et-activites-de-service-basias#/">Basias</a>, établit l’inventaire historique des sites industriels et activités de service pouvant donner lieu à des sites pollués.</p>
<p>Mais comment dépollue-t-on les sols et les nappes souterraines ?</p>
<h2>Isoler ou détruire la pollution</h2>
<p>Différentes techniques existent pour dépolluer les sols et les nappes, grâce à des traitements basés sur des principes physiques, chimiques ou biologiques. Il s’agit d’isoler la pollution (par exemple, par excavation et stockage en centre spécialisé) ou de la détruire par voie thermique (en chauffant la terre aux alentours de 500 °C pour « décrocher » les hydrocarbures qui se retrouvent dans les gaz, eux-mêmes traités à plus haute température), par action biologique ou encore par injection de produits chimiques.</p>
<p>Ces traitements sont <a href="http://www.selecdepol.fr/">mis en œuvre</a> in situ, c’est-à-dire sans excavation de terre, ou après excavation, sur le site même ou dans un centre de traitement spécialisé.</p>
<p>Le choix d’une technique ou d’un ensemble de techniques dépend de la nature et de l’étendue des pollutions, de la géologie et de l’hydrogéologie du site, des délais, des coûts, etc. Ces décisions impliquent de nombreux acteurs, comme les propriétaires du site, les responsables de la pollution, les pouvoirs publics, les <a href="http://upds.org">entreprises de dépollution</a>, les citoyens. Les traitements biologiques, l’excavation des sols suivie du stockage des terres et le pompage des eaux de nappes sont aujourd’hui les plus utilisés.</p>
<h2>Des techniques très coûteuses</h2>
<p>Les coûts de la dépollution demeurent encore très élevés : il devient donc essentiel de développer des procédés de remédiation (thermiques, chimiques ou biologiques, pour isoler ou détruire les polluants) qui soient efficaces, sûrs, optimisés et économiquement viables. </p>
<p>Selon une étude réalisée pour l’Ademe en 2010, le marché de la dépollution était de <a href="https://www.ademe.fr/expertises/sols-pollues/chiffres-cles-observation">470 millions d’euros</a>.</p>
<p>Il est difficile de connaître le nombre de sites dépollués par an sur les centaines de milliers d’hectares recensés en France. Un traitement dure de quelques semaines à quelques années, suivant la nature et l’étendue de la pollution et suivant les techniques choisies : une technique « intensive » comme l’excavation et le stockage est relativement rapide (quelques semaines), tandis que les procédés d’injection de produits chimiques ou les traitements biologiques peuvent durer des mois, voire des années.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"1103391532109971459"}"></div></p>
<p>La taille des sites est très variable : depuis la station essence jusqu’aux anciennes grandes usines chimiques, métallurgiques, etc. Les prix vont de quelques centaines de milliers à plusieurs millions d’euros.</p>
<h2>La nanoremédiation, une innovation prometteuse</h2>
<p>Dans le monde entier, des équipes de recherche tentent de mieux comprendre les mécanismes en jeu, dans les sols et les nappes, pour faire émerger des traitements efficaces et innovants. Parmi elles, le <a href="http://gisfi.univ-lorraine.fr">Gisfi</a> (ou Groupement d’intérêt scientifique sur les friches industrielles) implique des chercheurs de différentes disciplines sur les questions liées à l’observation de ces écosystèmes particuliers et aux procédés de dépollution innovants.</p>
<p>Certains nouveaux procédés sont déjà opérationnels, comme ceux basés sur la nanoremédiation : il s’agit d’utiliser des nanoparticules – c’est-à-dire des particules ultrafines – de diamètre 100 000 fois inférieur à celui d’un cheveu, pour les injecter dans un sol ou une nappe souterraine. Grâce à leur petite taille et leur très grande réactivité, elles vont pouvoir dégrader ou immobiliser les polluants.</p>
<p>De nombreux nanomatériaux ont été étudiés à cette fin. À l’heure actuelle, les nanoparticules de fer sont les plus utilisées. Elles permettent de décontaminer des eaux et des sols chargés en composés chlorés, qui figurent parmi les polluants les plus répandus. Elles sont aussi efficaces pour le chrome, en réduisant l’une de ses formes particulièrement toxiques.</p>
<p>Ces particules agissent par voie chimique, en contribuant à la déchloration des molécules, et par voie biologique. Le fer réagit non seulement avec le polluant, mais aussi avec l’eau du sol ou de la nappe, ce qui produit un environnement pauvre en dioxygène (O<sub>2</sub>) et riche en dihydrogène (H<sub>2</sub>). Le déficit en dioxygène autorise l’action de familles de micro-organismes dits anaérobie (fonctionnant en l’absence de dioxygène), qui contribuent à « enlever » un par un les atomes de chlore portés par le polluant. Dans d’autres cas, les particules de fer ne dégradent pas les polluants, mais les fixent sur leur surface, et donc les immobilisent.</p>
<p>Elles peuvent être injectées dans les nappes et mélangées à des sols, jusqu’à des profondeurs d’une douzaine de mètres, en utilisant des engins permettant l’injection de ces nanoparticules en suspension dans l’eau et le malaxage avec la terre. Ce procédé permet dans certains cas de venir à bout de la quasi-totalité de la pollution.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"871827991466319873"}"></div></p>
<h2>Des doutes sur la toxicité des nanoparticules</h2>
<p>Bien que cette technologie émergente semble au premier abord constituer un progrès évident en matière de remédiation des sites contaminés, en raison de l’efficacité liée à l’emploi de particules ultrafines (très réactives), son utilisation inquiète en raison de la possible toxicité des nanoparticules pour certains organismes et dans certains contextes.</p>
<p>Les risques potentiels qu’elle présente pour la santé et pour les écosystèmes ne sont pas encore complètement élucidés. Les nanoparticules, lorsqu’elles restent bien séparées les unes des autres, sont suffisamment petites pour risquer de traverser la barrière cutanée et <a href="http://www.inrs.fr/risques/nanomateriaux/ce-qu-il-faut-retenir.html">pénétrer dans certains organes</a>.</p>
<p>De nombreuses études cherchent actuellement à préciser les risques, d’autant plus que les nanoparticules sont présentes dans de nombreux produits de la vie quotidienne, notamment alimentaires ou cosmétiques. Dans le cadre de la dépollution, il importe surtout de mettre en place les mesures de protection nécessaires, comme pour l’usage de tout produit chimique.</p>
<p>De nombreux enjeux socio-économiques sont également reliés à l’utilisation de nanomatériaux pour la remédiation des sites contaminés : ces nouvelles techniques permettent aux entreprises de la dépollution d’élargir leur offre et génèrent de nouvelles activités. Afin de prévenir tout impact négatif de cette méthode, il est indispensable de poursuivre des évaluations appropriées, incluant des tests de démonstration à l’échelle pilote d’un écosystème reconstitué.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Traitement d’un sol contaminé aux solvants chlorés par injection de nanoparticules de fer zérovalent.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Soléo Services</span></span>
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<h2>Des barrières à lever, mais un potentiel considérable</h2>
<p>Dans ce contexte, le Gisfi, la <a href="https://www.grandest.fr">région Grand Est</a> et quatre partenaires européens (Finlande, Grèce, Hongrie et Italie) espèrent promouvoir ces procédés de remédiation innovants, en particulier la nanoremédiation, comme un levier potentiel pour répondre aux problèmes environnementaux et économiques de la gestion des sites contaminés.</p>
<p>L’utilisation du procédé étant freinée par un manque de connaissances et retour d’expérience, un projet <a href="http://www.interregeurope.eu/tania/">baptisé Tania</a> a été lancé par le consortium. Il réunit les établissements institutionnels locaux (les régions), les acteurs de la recherche et de l’innovation des domaines de l’environnement et de la remédiation afin de répondre aux questions qui subsistent en la matière.</p>
<p>Si les nanomatériaux sont d’ores et déjà utilisés pour la dépollution de sols et des nappes, il demeure encore des connaissances à acquérir et des développements technologiques à proposer (pour mieux les injecter notamment). Il reste également des barrières à franchir <a href="https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites-et-sols-pollues">d’ordre réglementaire</a> et concernant l’acceptabilité de ces techniques par les entreprises, les clients, les élus et le public.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/109475/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Dans le cadre de ses recherches au sein du Gisfi et le projet Tania, Noële Enjelvin a reçu des financements de l’Union européenne. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Jean-Louis Morel a reçu pour ses recherches sur les procédés de remédiation des sites et sols pollués dans le cadre du laboratoire « Sols et environnement » et le Gisfi, des financements d’organismes publics (ANR, Ademe, ex-région Lorraine, Europe) et privés (ArcelorMittal). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Marie-Odile Simonnot a reçu pour ses recherches sur les procédés de remédiation des sites et sols pollués des financements d’organismes publics (ANR, Ademe, ex-région Lorraine, Europe) et privés (Soléo-Services, ICF Environnement). </span></em></p>Les méthodes de dépollution des sols utilisées aujourd’hui demeurent très coûteuses. De nouvelles techniques prometteuses basées sur les nanoparticules sont en cours de développement.Noële Enjelvin, Directrice du Gisfi, Université de LorraineJean-Louis Morel, Professeur de biologie pour l’environnement, laboratoire sols et environnement, Université de Lorraine, INRA, Université de LorraineMarie-Odile Simonnot, Professeure en génie des procédés, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.